Celdas de Combustible PEM
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8/2/2019 Celdas de Combustible PEM
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Celdas de Combustible de intercambio
protnico
Lic. Heber E. Andrada
Facultad de Matemtica, Astronoma y FsicaUniversidad Nacional de Crdoba.
Instituto de Fsica de la Universidade Federal do Rio Grande do Sul (UFRGS)Porto Alegre (RS), Brasil.
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QU ES UNACELDA DE COMBUSTIBLE PEM?
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Dispositivo que realiza una conversin directa de energa qumica enelctrica a travs de una reaccin electroqumica.
combustible oxidantePEM
V (terico)= 1,23 (V)
V (trabajo) = 0,80 (V)
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Componentes de una Celda de Combustible PEM
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Cmo funciona un electrocatalizador?
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Membranade Nafion
Nanopartculasde platino
Carbnvulcan X-72
Capa difusora de gases
Zona de tres fases
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Membranas de intercambio protnicode Nafion y otras alternativas
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Nafion
Corte transversal de una Celda PEM
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Mecanismo de conduccin protnica
Membrana de Nafion
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Membranas Alternativas
Familia deBenzimidazoles
Conduccin protnica a travs de cido fosfrico
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Sntesis de Nanopartculas
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Tipos de nanopartculas bimetlicas o mixtas
Nanopartculas de aleacin metlica
Nanopartculas Core /Shell
Nanopartculas compuestas por combinacin de dos o mas metales.
Nanopartculas cuyo centro est compuesto por un tipo de metal (oaleacin metlica) y su superficie compuesta por otro metal (o
aleacin).
Core
Aleacinmetlica
Clusterin
cluster
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Se puede llevar a cabo mediante dos estrategias diametralmente opuestas:
Tcnicas descendentes o top-down
Reduccin del tamao de materiales msicos hasta lmites nanomtricos.
Tcnicas ascendentes o bottom-up
Sntesis de nanopartculas mediante unidades de construccin mspequeas.
Sntesis de nanopartculas
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Dependiendo del medio lquido, el ultrasonido conduce a lageneracin de radicales oxidantes y reductores.
Solucin acuosa Solucin mezcla agua / alcochol
Mtodo de ultrasonido (mtodo del poliol)
Ultrasonido Solucin de nanopartculas
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Nanopartculas de Pt50Ru50
Carbn (Vulcan XC-72)
Nanopartculas de Pt
Nanopartculas de Pt soportadas en diferentessoportes carbonosos .
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Armado de una celda PEM
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Distintas perdidas de eficiencia elctrica
Potencial terico E=1.23V a 25CPrdidas de eficienciaelctrica
Activacin del ctodo
Resistencia de la celda
Activacin del nodo
Transporte de masa
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Estudios a realizar
en Porto Alegre
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*Imgenes SEM (SEI y BEI) en regiones de las secciones transversales para estudiar el
deterioro del ensamble usado.
*Imgenes de rayos x (XRI) de Pt, Mo, S y F en regiones de las secciones transversales
del ensamble para analizar la distribucin espacial de esos elementos.
*Perfiles de concentracin (o de intensidad) de Pt, Mo, S y F en secciones transversales.
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*Anlisis con XRD de catalizadores de Pt y aleaciones para observar la influencia
del tratamiento trmico en la estructura cristalina de las nanopartculas.
*Anlisis con Espectroscopia Raman en las membranas y en los electrodos
(nuevos y usados).
*Imgenes con AFM de la membrana en regiones de las secciones transversales,
para estudiar la estructura de canales de conduccin protnica.
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Gracias por su atencin