Design of a laboratory practice on hydrogen production through electrolysis
Tutor / Supervisor
Student
Quintana Garriga, Laia
Document type
Bachelor thesis
Date
2024
rights
Open Access
Publisher
Universitat Politècnica de Catalunya
UPCommons
Abstract
El projecte descriu el desenvolupament d'una pràctica de laboratori per a la producció d'hidrogen mitjançant electròlisi, en concret l'electròlisi de Membrana d'Intercanvi Protònic (PEM). Està dissenyada per a la matèria “Tecnologies i Sistemes d'Hidrogen” del Màster en Enginyeria Industrial a l'Escola Tècnica Superior d'Enginyeria Industrial de Barcelona (ETSEIB) que s'iniciarà el segon quadrimestre del curs 2024/25. Aquesta iniciativa segueix els treballs previs de Jorge Moreno [1] i Wilhelm Buchholz [2], que van estudiar el comportament dels electrolitzadors PEM en el seu treball. L'objectiu principal del projecte és proporcionar una pràctica educativa que permeti als estudiants observar i estudiar l'eficiència de l'electròlisi de PEM, creant corbes de polarització, mesurant la producció d'hidrogen i analitzant els resultats. I consecutivament, analitzar el comportament a una temperatura més alta gràcies a l'ús d'un bany termostàtic. Pel projecte s'utilitza un nou model d'electròlisi més gran i adequat per a aplicacions pràctiques, aprofitant components dels treballs anteriors com el circuit elèctric i el sistema d'adquisició de dades de tensió i corrent. No obstant això, s'han hagut de fer millores en altres àrees degut a la diferència de dimensions entre els dos models, com ara un nou intercanviador de calor, sensors de temperatura i l'aïllament de l'aparell. Un gran repte ha sigut aconseguir incrementar la temperatura de l'electrolitzador, per poder analitzar l'impacte que hi té. Tot i posar aïllament, el fet que l'aigua només circuli per convecció natural, fa que sigui difícil propagar-se la calor. S'estudien alguns mètodes per poder incrementar la temperatura i, posteriorment, comparar el comportament de l'electrolitzador a una temperatura més alta, tant en les corbes de polarització com en les eficiències. Pel disseny de la pràctica, s'han realitzat nombrosos experiments per assegurar resultats significatius i fiables, així com per determinar el temps i recursos necessaris. En aquest projecte es fa una proposta tenint en compte els resultats obtinguts, i inclou l'elaboració d'una guia amb la informació necessària per a què l'estudiantat pugui desenvolupar la pràctica, i un informe on apuntar els resultats i respondre diverses preguntes. Els resultats de la pràctica permeten a l'estudiantat comprendre la importància de les energies renovables i la seva contribució a la descarbonització. Aquesta formació de qualitat és essencial per formar futurs professionals en el sector de les energies renovables, amb un impacte significatiu en la sostenibilitat ambiental.
