Modelado del efecto de la radiación solar sobre la fotocorriente generada en un reactor fotoelectroquímico tubular
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Date
2023-02-18
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Publisher
Universidad Industrial de Santander
Abstract
En los últimos años, el uso de la energía solar ha jugado un papel importante en el desarrollo de tecnologías de baja emisión de carbono en virtud del cambio climático. En este trabajo se evaluó la fotocorriente generada cuando se sustituye la iluminación artificial por la radiación solar en un reactor fotoelectroquímico tubular. Esto aplicado al proceso fotoelectroquímico de oxidación de las sustancias presentes en el agua de producción de los campos petroleros colombianos y la producción simultánea de hidrógeno. Se desarrolló un modelo de simulación de campo radiante considerando los fenómenos de absorción y dispersión de fotones por parte de las sustancias presentes en el agua de producción y se evaluó la fotocorriente generada utilizando el modelo de Gärtner–Butler modificado. La validación del modelo de simulación se hizo con los datos experimentales de fotocorriente tomados en estudios anteriores utilizando una lámpara UV-Visible. El modelo de simulación completo (fotocorriente + campo radiante) se ajustó a los datos experimentales con un coeficiente de determinación de 0.954. Este modelo permitió predecir la fotocorriente que se generaría con el uso de energía solar a diferentes horas del día. Se obtuvo que la fotocorriente media generada durante el día en Piedecuesta, Santander fue de 1.72 mA/cm2, 3.2 veces más de la obtenida con la lámpara UV-Visible. Adicionalmente, se planteó el acoplamiento de un colector parabólico compuesto (CPC) para iluminar toda la superficie del reactor y se encontró que la fotocorriente aumentaría en un 72% con respecto al reactor sin CPC.
Los resultados de esta investigación establecieron la importancia de la implementación de los fenómenos de absorción y dispersión de fotones para tener una descripción más completa de los fenómenos involucrados en el proceso fotoelectroquímico. Además, que el aprovechamiento de la energía solar puede sustituir de manera eficiente el uso de iluminación artificial y aún más si al reactor se le acopla un colector parabólico compuesto.
Description
Keywords
Proceso fotoelectroquímico, COMSOL Multiphysics, Fotocorriente, Radiación solar, Colector parabólico compuesto