Simulación del efecto del caudal sobre la corriente límite en un reactor fotoelectroquímico tubular

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dc.contributor.advisorPedraza Avella, Julio Andrés
dc.contributor.advisorRuiz Lizarazo, Jeferson Owaldo
dc.contributor.authorCabrera Ruiz, Nicolás
dc.date.accessioned2023-04-06T12:53:47Z
dc.date.available2023
dc.date.available2023-04-06T12:53:47Z
dc.date.created2019
dc.date.issued2019
dc.description.abstractEn este trabajo se realizó un estudio simulado y experimental del efecto del caudal sobre la corriente límite en el reactor fotoelectroquímico tubular GIMBA 2.2 mediante la aplicación de los módulos de flujo de fluidos y electroanálisis del software COMSOL Multiphysics® versión 5.4 y de técnicas electroquímicas. El análisis numérico de la corriente límite con el software COMSOL Multiphysics® 5.4, se construyó mediante el módulo de flujo de fluidos con un régimen de flujo turbulento a partir de las ecuaciones promediadas de Reynolds de Navier-Stokes (RANS), el cual fue correlacionado con las ecuaciones de transferencia de masa, en el módulo de electroanálisis, posteriormente, se aplicó la relación existente entre corriente y flujo de especies sobre el electrodo para establecer la ecuación de la corriente límite, según la ley de Faraday. Estos sistemas de ecuaciones se resolvieron empleando el método de elementos finitos (FEM), discretizando el volumen de control en el software computacional. En un sistema redox de Cu+2/Cu0, para determinar experimentalmente la corriente límite se emplearon cronoamperometrías a distintos caudales (0.5 L/min, 1.0 L/min, 2.0 L/min y 3.0 L/min) con pulsos de 30 s, entre un rango de potenciales de - , seleccionados a partir de la técnica de voltamperometría cíclica. Finalmente, se analizó que la corriente límite tiene una relación directa con la variación del caudal, ya que, al aumentar la velocidad del fluido, la capa difusiva de Nernst disminuye, y por consiguiente la magnitud del flujo difusivo aumenta.
dc.description.abstractenglishIn this work a simulated and experimental study of the effect of the volumetric flow on the limiting current in the photoelectrochemical tubular reactor GIMBA 2.2 was carried out through the application of the fluid flow and electroanalysis modules of the COMSOL Multiphysics® software version 5.4 and electrochemical techniques. The numerical analysis of the limiting current with COMSOL Multiphysics® 5.4 software was constructed by means of the fluid flow module with a turbulent flow regime from the Reynolds averaged Navier-Stokes equations (RANS), which was correlated with the mass transfer equations, in the electroanalysis module, subsequently, the existing relationship between current and flow of species on the electrode was applied to establish the limiting current equation, according to Faraday's law. These systems of equations were solved using the finite element method (FEM), discretizing the control volume in the computational software. In a Cu+2/Cu0 redox system, to experimentally determine the limiting current, chronoamperometries were used at different flow rates (0.5 L/min, 1.0 L/min, 2.0 L/min and 3.0 L/min) with pulses of 30 s, between a range of potentials of - Finally, it was analyzed that the limiting current has a direct relation with the variation of the volumetric flow, since, as the fluid velocity increases, Nernst's diffusive layer decreases, and consequently the magnitude of the diffusive flow increases.
dc.description.degreelevelPregrado
dc.description.degreenameIngeniero Metalúrgico
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/20.500.14071/13708
dc.language.isospa
dc.publisherUniversidad Industrial de Santander
dc.publisher.facultyFacultad de Ingenierías Fisicoquímicas
dc.publisher.programIngeniería Metalúrgica
dc.publisher.schoolEscuela de Ingeniería Metalúrgica y Ciencia de Materiales
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.subjectComsol Multiphysics®
dc.subjectCFD
dc.subjectElectroanálisis
dc.subjectModelado
dc.subjectRans
dc.subject.keywordComsol Multiphysics®
dc.subject.keywordCFD
dc.subject.keywordElectroanalysis
dc.subject.keywordModelling
dc.subject.keywordRans
dc.titleSimulación del efecto del caudal sobre la corriente límite en un reactor fotoelectroquímico tubular
dc.title.englishSimulation of the effect of the volumetric flow on the limiting current in a photoelectrochemical tubular reactor
dc.type.coarhttp://purl.org/coar/version/c_b1a7d7d4d402bcce
dc.type.hasversionhttp://purl.org/coar/resource_type/c_7a1f
dc.type.localTesis/Trabajo de grado - Monografía - Pregrado
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Ingeniería Metalúrgica