Las celdas de combustible son dispositivos electroquímicos que convierten la energía química presente en los combustibles, como el hidrógeno, en energía eléctrica, logrando alta eficiencia y bajo impacto ambiental. Estas se clasifican principalmente en: Celdas de combustible de Membrana de Intercambio Polimérico (CCMIP), Celdas de Combustible de Óxido Sólido (CCOS), Celdas de Combustible de Carbonatos Fundidos (CCCF), Celdas de Combustible Alcalina (CCA), Celdas de Combustible de Ácido Fosfórico (CCAF) y Celdas de Combustible de Metanol Directo (CCMD). Este trabajo se centra en una celda tipo MIP de cátodo abierto de marca y referencia Horizon Fuel Cell Technologies H- 100W. Se presentan las partes de la celda, así como los procesos químicos y físicos que involucran los mecanismos de transferencia de calor y su reacción química interna. Se presentan las especificaciones técnicas y las curvas características de la celda, así como, el banco de pruebas utilizado para el desarrollo experimental. En este trabajo se presentan dos enfoques de estudio para llevar a cabo el análisis energético de la celda de combustible tipo MIP. El primer enfoque consiste en un diseño experimental y el segundo un estudio analítico implementado en el Software Engineering Equation Solver (EES). El primer enfoque se realiza para medir variables de interés como, resistencia de Shunt, voltaje y corriente de la celda, caudal de hidrógeno suministrado y temperaturas en la celda. Para el segundo enfoque se determinan parámetros como pérdidas de calor, potencia y eficiencia energética en cinco casos de estudio. Estos casos de estudio junto al diseño experimental son comparados con los resultados obtenidos por el fabricante como las curvas características, la potencia y eficiencia. Para la caracterización de la celda se encontró que los parámetros que más inciden en las discrepancias entre los resultados experimentales y el fabricante son las condiciones de operación y de degradación de los materiales de la celda. Resumen.............................................................................................................................. 1 Abstract ............................................................................................................................... 2 Índice de Ilustraciones......................................................................................................... 5 Índice de Tablas .................................................................................................................. 6 Índice de Anexos................................................................................................................. 7 1. Introducción .............................................................................................................. 1 1.1 Contextualización del problema............................................................................ 1 2. Caracterización de las celdas de combustible........................................................... 5 2.1 Introducción conceptual ........................................................................................ 5 2.2 Tipos de celdas de combustible............................................................................. 6 2.3 Celdas de combustible tipo MIP ........................................................................... 7 2.3.1 Partes de una celda de combustible tipo MIP.................................................. 8 2.3.2 Procesos químicos y físicos de una celda tipo MIP ........................................ 9 2.4 Celda de combustible implementada en el estudio ............................................. 11 2.4.1 Especificaciones técnicas .............................................................................. 12 2.4.2 Curvas características de la celda de combustible tipo MIP ......................... 12 2.4.3 Banco de pruebas de la celda de combustible ............................................... 14 3. Metodología ............................................................................................................ 15 3.1 Diseño experimental............................................................................................ 15 3.1.1 Puesta en marcha del banco de pruebas ........................................................ 15 3.1.2 Instrumentos de medición ............................................................................. 16 3.1.3 Protocolo de pruebas ..................................................................................... 20 3.1.4 Determinación del punto de análisis y parámetros operativos...................... 22 3.2 Análisis energético en EES ................................................................................. 23 3.2.1 Consideraciones............................................................................................. 23 3.2.2 Modelo matemático....................................................................................... 23 4. Resultados y análisis de resultados......................................................................... 30 4.1 Curvas características celda de combustible tipo MIP........................................ 30 4.1.1 Curva de polarización.................................................................................... 30 4.1.2 Curva de potencia.......................................................................................... 31 4.2 Análisis energético .............................................................................................. 32 5. Guía práctica de laboratorio.................................................................................... 35 5.1 Caso de estudio seleccionado.............................................................................. 35 5.2 Consideraciones en la guía.................................................................................. 36 6. Conclusiones........................................................................................................... 37 7. Referencias bibliográficas....................................................................................... 39 8. Anexos.................................................................................................................... 44 Pregrado Ingeniero(a) Mecánico(a)