Page 11 - Anales312018
P. 11
alcalinos (11-13) con el fin de optimizar su operación integrada con energías
renovables.
En concreto, en este trabajo, se ha llevado a cabo el desarrollo y validación
experimental de un modelo matemático semi-empírico cuyo objetivo es predecir
el comportamiento electroquímico de un stack de electrólisis alcalina, bajo
diferentes condiciones de operación como son temperatura de
funcionamiento, presión y concentración de electrolito.
Los modelos semi-empíricos se basan en una serie de componentes que se
resuelven como modelos empíricos pero cuya integración se basa en principios
físicos o, al menos, en cierto conocimiento de cómo funciona el sistema. Este es
precisamente el tipo de modelo que se ha desarrollado en este proyecto para
describir el comportamiento del electrolizador, ya que se han empleado tanto
principios físicos relacionados con la electrólisis, como métodos de ajuste
estadístico a partir de los datos experimentales.
2. MATERIAL Y METODOLOGÍA
2.1. Modelo matemático propuesto
El comportamiento electroquímico de un electrolizador puede ser descrito
utilizando un modelo de corriente-tensión o curva de polarización. El voltaje o
tensión necesario para llevar a cabo un proceso electrolítico será la suma del
voltaje reversible, Vrev, el cual representa la barrera energética mínima teórica que
se debe superar para que tenga lugar el proceso, y una serie de sobrepotenciales,
debidos a las irreversibilidades que tienen lugar en el proceso real de electrólisis,
Virr, que hacen que la tensión en la celda sea siempre mayor que el voltaje mínimo
reversible (Vrev), según la Ecuación 1.
Vcell = Vrev + ∑ Virr Ecuación 1
Los sobrepotenciales causados por las irreversibilidades del proceso pueden ser
debidos a la energía de activación de las reacciones electroquímicas que tienen
lugar en los electrodos (sobrevoltajes de activación), debidos a la resistencia iónica
en el electrolito y a la resistencia eléctrica entre celdas (sobrevoltajes óhmicos), o
debidos a las limitaciones en el transporte de masa que ocurren especialmente a
altas densidades de corriente (sobrevoltajes de concentración).
Entre los diferentes modelos matemáticos reportados en bibliografía sobre el
comportamiento de un electrolizador alcalino, destaca el modelo propuesto por Ø.
24| María del Carmen Clemente Jul, Mónica Sánchez Delgado y Lourdes Rodríguez
