celdas de combustible pem

8/2/2019 Celdas de Combustible PEM

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Celdas de Combustible de intercambio

protnico

Lic. Heber E. Andrada

Facultad de Matemtica, Astronoma y FsicaUniversidad Nacional de Crdoba.

Instituto de Fsica de la Universidade Federal do Rio Grande do Sul (UFRGS)Porto Alegre (RS), Brasil.


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QU ES UNACELDA DE COMBUSTIBLE PEM?


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Dispositivo que realiza una conversin directa de energa qumica enelctrica a travs de una reaccin electroqumica.

combustible oxidantePEM

V (terico)= 1,23 (V)

V (trabajo) = 0,80 (V)


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Componentes de una Celda de Combustible PEM


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Cmo funciona un electrocatalizador?


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Membranade Nafion

Nanopartculasde platino

Carbnvulcan X-72

Capa difusora de gases

Zona de tres fases


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Membranas de intercambio protnicode Nafion y otras alternativas


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Nafion

Corte transversal de una Celda PEM


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Mecanismo de conduccin protnica

Membrana de Nafion


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Membranas Alternativas

Familia deBenzimidazoles

Conduccin protnica a travs de cido fosfrico


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Sntesis de Nanopartculas


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Tipos de nanopartculas bimetlicas o mixtas

Nanopartculas de aleacin metlica

Nanopartculas Core /Shell

Nanopartculas compuestas por combinacin de dos o mas metales.

Nanopartculas cuyo centro est compuesto por un tipo de metal (oaleacin metlica) y su superficie compuesta por otro metal (o

aleacin).

Core

Aleacinmetlica

Clusterin

cluster


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Se puede llevar a cabo mediante dos estrategias diametralmente opuestas:

Tcnicas descendentes o top-down

Reduccin del tamao de materiales msicos hasta lmites nanomtricos.

Tcnicas ascendentes o bottom-up

Sntesis de nanopartculas mediante unidades de construccin mspequeas.

Sntesis de nanopartculas


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Dependiendo del medio lquido, el ultrasonido conduce a lageneracin de radicales oxidantes y reductores.

Solucin acuosa Solucin mezcla agua / alcochol

Mtodo de ultrasonido (mtodo del poliol)

Ultrasonido Solucin de nanopartculas


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Nanopartculas de Pt50Ru50

Carbn (Vulcan XC-72)

Nanopartculas de Pt

Nanopartculas de Pt soportadas en diferentessoportes carbonosos .


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Armado de una celda PEM


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Distintas perdidas de eficiencia elctrica

Potencial terico E=1.23V a 25CPrdidas de eficienciaelctrica

Activacin del ctodo

Resistencia de la celda

Activacin del nodo

Transporte de masa


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Estudios a realizar

en Porto Alegre


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*Imgenes SEM (SEI y BEI) en regiones de las secciones transversales para estudiar el

deterioro del ensamble usado.

*Imgenes de rayos x (XRI) de Pt, Mo, S y F en regiones de las secciones transversales

del ensamble para analizar la distribucin espacial de esos elementos.

*Perfiles de concentracin (o de intensidad) de Pt, Mo, S y F en secciones transversales.


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*Anlisis con XRD de catalizadores de Pt y aleaciones para observar la influencia

del tratamiento trmico en la estructura cristalina de las nanopartculas.

*Anlisis con Espectroscopia Raman en las membranas y en los electrodos

(nuevos y usados).

*Imgenes con AFM de la membrana en regiones de las secciones transversales,

para estudiar la estructura de canales de conduccin protnica.


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Gracias por su atencin

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