Evolución de productos gaseosos en un reactor fotoelectroquímico tubular en flujo bifásico líquido-gas mediante dinámica de fluidos computacional

Abstract

A través de los años en el grupo de investigación en minerales, Biohidrometalugia y Ambiente (GIMBA) se ha estudiado el diseño de reactores fotoelectroquímicos para depuración de agua residual y producción de hidrogeno verde; gracias a los simuladores, se han podido desarrollar modelos CAD (diseño asistido por computadora) para su diseño y con ayuda de COMSOL Multiphysics la simulación de modelos CFD (dinámica de fluidos computacional) para su optimización y cambios en el diseño. Así, se evaluó el comportamiento de los gases producidos en el interior del reactor UIS GIMBA en su versión 2.2 y con la escogencia de un modelo CFD para simular el comportamiento del flujo bifásico en el interior del reactor. Esto, con un modelo de Level Set acoplado a una hidrodinámica para modelos laminar y turbulento, este último, con acople del modelo k-e, resolviendo las ecuaciones de continuidad y Navier-Stoke en estado transitorio. Así mismo, se evidenció como afecta las variables aplicadas como lo es el caudal de entrada al reactor, la coalescencia de las burbujas de gas producidas, hidrogeno y oxigeno producido, y su comportamiento en la zona inter-electrodica y cabezal de salida. Para un caudal de 1L/min la simulación mostró mayor coalescencia de los gases producidos y también una acumulación en el cabezal de salida del reactor, esto para una geometría 2D en el perfil volumétrico de los gases.