Modelado del efecto de la radiación solar sobre la fotocorriente generada en un reactor fotoelectroquímico tubular

Simple item page
dc.contributor.advisorPedraza Avella, Julio Andrés
dc.contributor.advisorJaramillo Gutiérrez, María Inés
dc.contributor.authorPeralta Hernández, Camilo Estevan
dc.contributor.evaluatorJaramillo Ibarra, Julián Ernesto
dc.contributor.evaluatorChaves Guerrero, Arlex
dc.date.accessioned2023-02-21T18:54:59Z
dc.date.available2023-02-21T18:54:59Z
dc.date.created2023-03-18
dc.date.issued2023-02-18
dc.description.abstractEn 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.
dc.description.abstractenglishIn recent years, the use of solar energy has played an important role in the development of low-carbon technologies because of climate change. In this work, the photocurrent generated when artificial light is replaced by solar radiation in a tubular photoelectrochemical reactor was evaluated. This applied to the photoelectrochemical oxidation of the contaminants present in the produced water from Colombian oil fields. Radiant field simulation model was developed by considering the photon absorption and scattering phenomena by the substances in the produced water. The photocurrent generated was evaluated using the modified Gärtner-Butler model. The validation of the simulation model was performed by means of the experimental data of photocurrent measured in previous studies using a UV-Visible lamp. The complete simulation model (photocurrent + radiant field) was fitted to the experimental data with a coefficient of determination of 0.954. This model predicted the photocurrent that would be generated by using solar energy at different hours of the day. It was found that the average photocurrent generated during the day in Piedecuesta, Santander was 1.72 mA/cm2, 3.2 times more than that obtained with the UV-Visible lamp. In addition, the coupling of a compound parabolic collector (CPC) was proposed to illuminate the entire surface of the reactor and it was found that the photocurrent would increase by 72% compared to the reactor without CPC. The results of this research demonstrated the importance of implementing photon absorption and scattering phenomena to have a more precisely description of the phenomena involved in the photoelectrochemical process. Besides, the use of solar energy can efficiently replace the use of artificial light and even more so if a compound parabolic collector is coupled to the reactor.
dc.description.degreelevelMaestría
dc.description.degreenameMagíster en Ingeniería Química
dc.format.mimetypeapplication/pdf
dc.identifier.instnameUniversidad Industrial de Santander
dc.identifier.reponameUniversidad Industrial de Santander
dc.identifier.repourlhttps://noesis.uis.edu.co
dc.identifier.urihttps://noesis.uis.edu.co/handle/20.500.14071/12263
dc.language.isospa
dc.publisherUniversidad Industrial de Santander
dc.publisher.facultyFacultad de Ingeníerias Fisicoquímicas
dc.publisher.programMaestría en Ingeniería Química
dc.publisher.schoolEscuela de Ingeniería Química
dc.rightsinfo:eu-repo/semantics/openAccess
dc.rights.accessrightsinfo:eu-repo/semantics/openAccess
dc.rights.coarhttp://purl.org/coar/access_right/c_abf2
dc.rights.creativecommonsAtribución-NoComercial-SinDerivadas 4.0 Internacional (CC BY-NC-ND 4.0)
dc.rights.licenseAttribution-NonCommercial 4.0 International (CC BY-NC 4.0)
dc.rights.urihttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/
dc.subjectProceso fotoelectroquímico
dc.subjectCOMSOL Multiphysics
dc.subjectFotocorriente
dc.subjectRadiación solar
dc.subjectColector parabólico compuesto
dc.subject.keywordPhotoelectrochemical process
dc.subject.keywordCOMSOL Multiphysics
dc.subject.keywordPhotocurrent
dc.subject.keywordSolar radiation
dc.subject.keywordCompound Parabolic Collector
dc.titleModelado del efecto de la radiación solar sobre la fotocorriente generada en un reactor fotoelectroquímico tubular
dc.title.englishModelling the effect of solar radiation over photocurrent generated in a tubular photoelectrochemical reactor
dc.type.coarhttp://purl.org/coar/resource_type/c_bdcc
dc.type.hasversionhttp://purl.org/coar/version/c_b1a7d7d4d402bcce
dc.type.localTesis/Trabajo de grado - Monografía - Maestría
dspace.entity.type
Files
Original bundle
Now showing 1 - 3 of 3
No Thumbnail Available
Name:
Documento.pdf
Size:
3.75 MB
Format:
Adobe Portable Document Format
Download
No Thumbnail Available
Name:
Carta de autorización.pdf
Size:
77.63 KB
Format:
Adobe Portable Document Format
Download
No Thumbnail Available
Name:
Nota de proyecto.pdf
Size:
412.7 KB
Format:
Adobe Portable Document Format
Description:
Download
License bundle
Now showing 1 - 1 of 1
No Thumbnail Available
Name:
license.txt
Size:
2.18 KB
Format:
Item-specific license agreed to upon submission
Description:
Download
Collections
Maestría en Ingeniería Química