Diseño de un electrolizador alcalino para la generación de hidrógeno

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dc.contributor.advisorOrdoñez Rueda, Yesid Javier
dc.contributor.authorTavera Aguilar, Maycol Andrey
dc.contributor.authorBogoya Rodriguez, Juan José
dc.contributor.evaluatorChacon Velasco, Jorge Luis
dc.contributor.evaluatorFlorez Mera, Juan Pablo
dc.date.accessioned2025-03-03T12:59:31Z
dc.date.available2025-03-03T12:59:31Z
dc.date.created2024-09-05
dc.date.issued2024-02-15
dc.description.abstractEl hidrógeno, por sus propiedades como vector energético, destaca por su capacidad de disminuir las emisiones de gases de efecto invernadero y su potencial aplicación en sectores como el transporte, la industria química y la generación de energía. Este trabajo se centra en el diseño, construcción y caracterización de un prototipo experimental de electrolizador alcalino capaz de producir entre 0,5 y 1 litro de hidrógeno por minuto. La metodología implementada determinó la selección de materiales resistentes a la corrosión, como acero inoxidable para los electrodos y acrílico para la estructura, además del uso de hidróxido de potasio (KOH) como electrolito. Se realizaron pruebas experimentales bajo condiciones controladas, variando la concentración del electrolito (15% y 25%) y evaluando configuraciones de 3 y 5 celdas. Estas pruebas permitieron medir el caudal de hidrógeno producido, la eficiencia energética del sistema y su estabilidad operativa, tomando en cuenta factores como la corriente, el voltaje y la temperatura. Los resultados indicaron que una concentración de electrolito del 25% ofrece mayor eficiencia energética y un mayor caudal de producción en comparación con la del 15%, debido a su mayor conductividad iónica. Por otro lado, el sistema de 5 celdas mostró un incremento significativo en la producción de hidrógeno respecto al de 3 celdas, aunque esto implicó un mayor consumo energético por el incremento del voltaje requerido. Asimismo, se evidencia una relación lineal entre la corriente aplicada y el caudal producido, con una ligera disminución de la eficiencia del sistema al aumentar la corriente debido al sobrecalentamiento del electrolito y las pérdidas energéticas. En conclusión, el prototipo diseñado demuestra ser una alternativa viable para la producción experimental de hidrógeno verde, destacándose como una solución accesible para futuras aplicaciones en el ámbito industrial y energético. Este proyecto no solo aporta al conocimiento técnico en el área de electrólisis alcalina, sino que también promueve el desarrollo de tecnologías que facilitan la transición hacia un modelo energético más sostenible, alineado con los objetivos globales de reducción de emisiones contaminantes.
dc.description.abstractenglishHydrogen, due to its properties as an energy vector, stands out for its ability to reduce greenhouse gas emissions and its potential applications in sectors such as transportation, the chemical industry, and energy generation. This work focuses on the design, construction, and characterization of an experimental prototype of an alkaline electrolyze capable of producing between 0.5 and 1 liter of hydrogen per minute. The implemented methodology determined the selection of corrosion-resistant materials, such as stainless steel for the electrodes and acrylic for the structure, in addition to the use of potassium hydroxide (KOH) as the electrolyte. Experimental tests were conducted under controlled conditions, varying the electrolyte concentration (15% and 25%) and evaluating configurations of 3 and 5 cells. These tests made it possible to measure the hydrogen flow rate, the energy efficiency of the system, and its operational stability, taking into account factors such as current, voltage, and temperature. The results indicated that an electrolyte concentration of 25% offers greater energy efficiency and a higher production flow compared to the 15% concentration due to its higher ionic conductivity. On the other hand, the 5-cell system showed a significant increase in hydrogen production compared to the 3-cell system, although this required higher energy consumption due to the increase in the required voltage. Likewise, a linear relationship between the applied current and the produced flow rate was observed, with a slight decrease in the system’s efficiency as the current increased, due to the overheating of the electrolyte and energy losses. In conclusion, the designed prototype proves to be a viable alternative for the experimental production of green hydrogen, standing out as an accessible solution for future applications in industrial and energy sectors. This project not only contributes to technical knowledge in the field of alkaline electrolysis but also promotes the development of technologies that facilitate the transition toward a more sustainable energy model, aligned with global objectives of reducing pollutant emissions.
dc.description.degreelevelPregrado
dc.description.degreenameIngeniero Mecánico
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/20.500.14071/45172
dc.language.isospa
dc.publisherUniversidad Industrial de Santander
dc.publisher.facultyFacultad de Ingeníerias Fisicomecánicas
dc.publisher.programIngeniería Mecánica
dc.publisher.schoolEscuela de Ingeniería Mecánica
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.licenseAtribución-NoComercial-SinDerivadas 2.5 Colombia (CC BY-NC-ND 2.5 CO)
dc.rights.urihttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/
dc.subjectElectrólisis
dc.subjectProducción de hidrógeno
dc.subjectHHO (oxihidrógeno)
dc.subjectPlacas bipolares
dc.subjectSoda cáustica (NaOH)
dc.subjectElectrolito alcalino
dc.subjectEficiencia electroquímica
dc.subjectVoltaje y corriente
dc.subjectGeneración de gas
dc.subjectCeldas electrolíticas
dc.subjectConsumo energético
dc.subjectMateriales de electrodos
dc.subjectOptimización de electrolizadores
dc.subjectReacción electroquímica
dc.subject.keywordElectrolysis
dc.subject.keywordHydrogen production
dc.subject.keywordHHO (oxyhydrogen)
dc.subject.keywordBipolar plates
dc.subject.keywordCaustic soda (NaOH)
dc.subject.keywordAlkaline electrolyte
dc.subject.keywordElectrochemical efficiency
dc.subject.keywordVoltage and current
dc.subject.keywordGas generation
dc.subject.keywordElectrolytic cells
dc.subject.keywordEnergy consumption
dc.subject.keywordElectrode materials
dc.subject.keywordElectrolyzer optimization
dc.subject.keywordElectrochemical reaction
dc.titleDiseño de un electrolizador alcalino para la generación de hidrógeno
dc.title.englishDesign of an alkaline electrolyzer for hydrogen generation
dc.type.coarhttp://purl.org/coar/resource_type/c_7a1f
dc.type.hasversionhttp://purl.org/coar/version/c_b1a7d7d4d402bcce
dc.type.localTesis/Trabajo de grado - Monografía - Pregrado
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