Modelamiento y simulación de un electrolizador para la producción de HHO en Matlab-Simulink®
Los electrolizadores funcionan mediante un proceso electroquímico, sus derivados (H2, O2, y HHO) debido a la electrólisis del  agua  son  utilizados  como  combustibles  enriquecedores,  siendo  más  limpios  que  la  gasolina  y  diesel.  Este  artículo  presenta el modelo dinámico de un electrolizador alcalino que utiliza un electrolito (KOH o NaHCO3) disuelto en agua destilada  para  acelerar  la  producción  de  oxihidrógeno  (HHO... Ver más
Guardado en:
0122-820X
2422-5053
24
2019-05-01
6
15
http://purl.org/coar/access_right/c_abf2
info:eu-repo/semantics/openAccess
Universidad Francisco de Paula Santander - 2020
| id |
2fbc487ee579086bdb4202c5b6b4597f |
|---|---|
| record_format |
ojs |
| spelling |
Modelamiento y simulación de un electrolizador para la producción de HHO en Matlab-Simulink® Electrolizador alcalino Respuestas Universidad Francisco de Paula Santander Artículo de revista 24 EES Matlab-Simulink® Simulación Modelo dinámico 2 Los electrolizadores funcionan mediante un proceso electroquímico, sus derivados (H2, O2, y HHO) debido a la electrólisis del  agua  son  utilizados  como  combustibles  enriquecedores,  siendo  más  limpios  que  la  gasolina  y  diesel.  Este  artículo  presenta el modelo dinámico de un electrolizador alcalino que utiliza un electrolito (KOH o NaHCO3) disuelto en agua destilada  para  acelerar  la  producción  de  oxihidrógeno  (HHO).  El  modelo  muestra  el  cambio  de  fase  que  ocurre  en  el  interior de la celda electrolítica. Se utilizó el software EES® para determinar los valores de entalpía, entropía, y energía libre que varían durante la reacción electroquímica, las ecuaciones fueron simuladas en Matlab-Simulink® para observar su comportamiento dinámico. Las simulaciones fueron realizadas variando cada 5 g el electrolito hasta llegar a 20 g. El caudal de HHO con hidróxido de potasio (20 g) es superior a 0.02 L/s, y con bicarbonato de sodio (20 g) está por encima de 0.0006 L/s, permitiendo confirmar lo que se enuncia en la literatura de celdas alcalinas, donde se establece que el electrolito más eficiente para su conversión energética es KOH García Pabón, Juan José Vera Duarte, Luis Emilio Bermúdez Santaella, José Ricardo Rincón Castrillo, Erick Daniel info:eu-repo/semantics/publishedVersion W. Osorio and Ó. H. Giraldo, “Sobre la termodinámica de las soluciones electrolíticas,” Rev. Fac. Ing. Univ. Antioquia, vol. 40, pp. 7–21, 2007. R. Battino, “Comments on the teaching of chemistry, doing chemistry demonstrations, and a passion for chemical thermodynamics,” J. Chem. Thermodyn., vol. 123, pp. 74–78, 2018. M. L. Lladó and A. H. Jubert, “Trabajo útil y su relación con la variación de energía de Gibbs,” Educ. Quim., vol. 22, no. 3, pp. 271–276, 2011. T. Wilberforce et al., “Modelling and simulation of Proton Exchange Membrane fuel cell with serpentine bipolar plate using MATLAB,” Int. J. Hydrogen Energy, vol. 42, no. 40, pp. 25639–25662, 2017. M. M. De Souza, R. S. Gomes, and A. L. De Bortoli, “A model for direct ethanol fuel cells considering variations in the concentration of the species,” Int. J. Hydrogen Energy, vol. 43, no. 29, pp. 13475–13488, 2018. O. Ulleberg, “Modeling of advanced alkaline electrolyzers: a system simulation approach,” Int. J. Hydrogen Energy, vol. 28, pp. 21–33, 2003. A. Ursúa and P. Sanchis, “Static-dynamic modelling of the electrical behaviour of a commercial advanced alkaline water electrolyser,” Int. J. Hydrogen Energy, vol. 37, no. 24, pp. 18598–18614, 2012. M. Sánchez, E. Amores, L. Rodríguez, and C. Clemente-Jul, “Modelado y simulación de sistemas de producción de hidrógeno vía electrolisis alcalina a partir de energías renovables,” in Congreso Iberoamericano de Hidrógeno y Pilas de Combustible 2017, 2017, pp. 183–186. G. Yan et al., “An Arrhenius equation-based model to predict the residual stress relief of post weld heat treatment of Ti-6Al-4V plate,” J. Manuf. Process., vol. 32, pp. 763–772, 2018. K. Naveršnik and R. Jurečič, “Humidity-corrected Arrhenius equation: The reference condition approach,” Int. J. Pharm., vol. 500, no. 1–2, pp. 360–365, 2016. Text D. Michel, “Test of the formal basis of Arrhenius law with heat capacities,” Phys. A Stat. Mech. its Appl., vol. 510, pp. 188–199, 2018. http://purl.org/redcol/resource_type/ART M. Hammoudi, C. Henao, K. Agbossou, Y. Dubé, and M. L. Doumbia, “New multi-physics approach for modelling and design of alkaline electrolyzers,” Int. J. Hydrogen Energy, vol. 37, no. 19, pp. 13895–13913, 2012. info:eu-repo/semantics/article http://purl.org/coar/resource_type/c_6501 http://purl.org/coar/resource_type/c_2df8fbb1 P. L. Cabot, F. Alcaide, and E. Brillas, “Applications - Stationary | Cogeneration of Energy and Chemicals: Fuel Cells,” Ref. Modul. Chem. Mol. Sci. Chem. Eng., pp. 146–156, 2013. J. Alvarado, “Estudio comparativo de las diferentes tecnologías de celdas de combustible,” Bol. la Soc. Española Cerámica y Vidr., vol. 52, no. 3, pp. 105–117, 2013. http://purl.org/coar/access_right/c_abf2 info:eu-repo/semantics/openAccess http://purl.org/coar/version/c_970fb48d4fbd8a85 Á. O. Díaz, J. E. González, and O. A. González, “Análisis de un generador de HHO de celda seca para su aplicación en motores de combustión interna,” Rev. UIS Ing., vol. 17, no. 1, pp. 143–154, 2018. Publication E. D. Rincón, J. J. García, and J. R. Bermúdez, “ESTADO DEL ARTE DE LAS CELDAS DE COMBUSTIBLE,” Rev. Colomb. Tecnol. Av. Recib., vol. 1, no. 33, pp. 36–49, 2019. text/html The electrolyzers work through an electrochemical process, their derivatives (H2,O2 , and HHO) are used as enriching fuels due to the electrolysis of water, being cleaner than gasoline and diesel. This article presents the dynamic model of an alkaline electrolyzer that uses an electrolyte ( KOH o NaHCO3) dissolved in distilled water to accelerate the production of oxyhydrogen (HHO). The model shows the phase change that occurs inside the electrolytic cell. The EES® software was used to determine the values of enthalpy, entropy, and free energy that vary during the electrochemical reaction; the equations were simulated in Matlab-Simulink® to observe their dynamic behavior. The Simulations presented varying every 5 g the electrolyte until reaching 20 g. The flow rate of HHO with potassium hydroxide (20 g) is higher than 0.02 L / s, and with sodium bicarbonate (20 g) it is above 0.0006 L / s, confirming what the literature of alkaline cells state, that the most efficient electrolyte for its energy conversion is KOH. Alkaline electrolyser Dynamic model Simulation Matlab-Simulink® EES Journal article A. C. Turkmen, S. Solmaz, and C. Celik, “Analysis of fuel cell vehicles with advisor software,” Renew. Sustain. Energy Rev., vol. 70, pp. 1066–1071, 2016. application/pdf https://revistas.ufps.edu.co/index.php/respuestas/article/view/1826 Modeling and simulation of an electrolyser for the production of HHO in Matlab- Simulink® Inglés https://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/4.0/ Universidad Francisco de Paula Santander - 2020 0122-820X 2422-5053 2019-05-01 https://revistas.ufps.edu.co/index.php/respuestas/article/download/1826/1864 https://revistas.ufps.edu.co/index.php/respuestas/article/download/1826/2202 2019-05-01T00:00:00Z 2019-05-01T00:00:00Z 10.22463/0122820X.1826 6 15 https://doi.org/10.22463/0122820X.1826 |
| institution |
UNIVERSIDAD FRANCISCO DE PAULA SANTANDER |
| thumbnail |
https://nuevo.metarevistas.org/UNIVERSIDADFRANCISCODEPAULASANTANDER/logo.png |
| country_str |
Colombia |
| collection |
Respuestas |
| title |
Modelamiento y simulación de un electrolizador para la producción de HHO en Matlab-Simulink® |
| spellingShingle |
Modelamiento y simulación de un electrolizador para la producción de HHO en Matlab-Simulink® García Pabón, Juan José Vera Duarte, Luis Emilio Bermúdez Santaella, José Ricardo Rincón Castrillo, Erick Daniel Electrolizador alcalino Matlab-Simulink® Simulación Modelo dinámico Alkaline electrolyser Dynamic model Simulation Matlab-Simulink® |
| title_short |
Modelamiento y simulación de un electrolizador para la producción de HHO en Matlab-Simulink® |
| title_full |
Modelamiento y simulación de un electrolizador para la producción de HHO en Matlab-Simulink® |
| title_fullStr |
Modelamiento y simulación de un electrolizador para la producción de HHO en Matlab-Simulink® |
| title_full_unstemmed |
Modelamiento y simulación de un electrolizador para la producción de HHO en Matlab-Simulink® |
| title_sort |
modelamiento y simulación de un electrolizador para la producción de hho en matlab-simulink® |
| title_eng |
Modeling and simulation of an electrolyser for the production of HHO in Matlab- Simulink® |
| description |
Los electrolizadores funcionan mediante un proceso electroquímico, sus derivados (H2, O2, y HHO) debido a la electrólisis del  agua  son  utilizados  como  combustibles  enriquecedores,  siendo  más  limpios  que  la  gasolina  y  diesel.  Este  artículo  presenta el modelo dinámico de un electrolizador alcalino que utiliza un electrolito (KOH o NaHCO3) disuelto en agua destilada  para  acelerar  la  producción  de  oxihidrógeno  (HHO).  El  modelo  muestra  el  cambio  de  fase  que  ocurre  en  el  interior de la celda electrolítica. Se utilizó el software EES® para determinar los valores de entalpía, entropía, y energía libre que varían durante la reacción electroquímica, las ecuaciones fueron simuladas en Matlab-Simulink® para observar su comportamiento dinámico. Las simulaciones fueron realizadas variando cada 5 g el electrolito hasta llegar a 20 g. El caudal de HHO con hidróxido de potasio (20 g) es superior a 0.02 L/s, y con bicarbonato de sodio (20 g) está por encima de 0.0006 L/s, permitiendo confirmar lo que se enuncia en la literatura de celdas alcalinas, donde se establece que el electrolito más eficiente para su conversión energética es KOH
|
| description_eng |
The electrolyzers work through an electrochemical process, their derivatives (H2,O2 , and HHO) are used as enriching fuels due to the electrolysis of water, being cleaner than gasoline and diesel. This article presents the dynamic model of an alkaline electrolyzer that uses an electrolyte ( KOH o NaHCO3) dissolved in distilled water to accelerate the production of oxyhydrogen (HHO). The model shows the phase change that occurs inside the electrolytic cell. The EES® software was used to determine the values of enthalpy, entropy, and free energy that vary during the electrochemical reaction; the equations were simulated in Matlab-Simulink® to observe their dynamic behavior. The Simulations presented varying every 5 g the electrolyte until reaching 20 g. The flow rate of HHO with potassium hydroxide (20 g) is higher than 0.02 L / s, and with sodium bicarbonate (20 g) it is above 0.0006 L / s, confirming what the literature of alkaline cells state, that the most efficient electrolyte for its energy conversion is KOH.
|
| author |
García Pabón, Juan José Vera Duarte, Luis Emilio Bermúdez Santaella, José Ricardo Rincón Castrillo, Erick Daniel |
| author_facet |
García Pabón, Juan José Vera Duarte, Luis Emilio Bermúdez Santaella, José Ricardo Rincón Castrillo, Erick Daniel |
| topicspa_str_mv |
Electrolizador alcalino Matlab-Simulink® Simulación Modelo dinámico |
| topic |
Electrolizador alcalino Matlab-Simulink® Simulación Modelo dinámico Alkaline electrolyser Dynamic model Simulation Matlab-Simulink® |
| topic_facet |
Electrolizador alcalino Matlab-Simulink® Simulación Modelo dinámico Alkaline electrolyser Dynamic model Simulation Matlab-Simulink® |
| citationvolume |
24 |
| citationissue |
2 |
| publisher |
Universidad Francisco de Paula Santander |
| ispartofjournal |
Respuestas |
| source |
https://revistas.ufps.edu.co/index.php/respuestas/article/view/1826 |
| language |
Inglés |
| format |
Article |
| rights |
http://purl.org/coar/access_right/c_abf2 info:eu-repo/semantics/openAccess https://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/4.0/ Universidad Francisco de Paula Santander - 2020 |
| references_eng |
W. Osorio and Ó. H. Giraldo, “Sobre la termodinámica de las soluciones electrolíticas,” Rev. Fac. Ing. Univ. Antioquia, vol. 40, pp. 7–21, 2007. R. Battino, “Comments on the teaching of chemistry, doing chemistry demonstrations, and a passion for chemical thermodynamics,” J. Chem. Thermodyn., vol. 123, pp. 74–78, 2018. M. L. Lladó and A. H. Jubert, “Trabajo útil y su relación con la variación de energía de Gibbs,” Educ. Quim., vol. 22, no. 3, pp. 271–276, 2011. T. Wilberforce et al., “Modelling and simulation of Proton Exchange Membrane fuel cell with serpentine bipolar plate using MATLAB,” Int. J. Hydrogen Energy, vol. 42, no. 40, pp. 25639–25662, 2017. M. M. De Souza, R. S. Gomes, and A. L. De Bortoli, “A model for direct ethanol fuel cells considering variations in the concentration of the species,” Int. J. Hydrogen Energy, vol. 43, no. 29, pp. 13475–13488, 2018. O. Ulleberg, “Modeling of advanced alkaline electrolyzers: a system simulation approach,” Int. J. Hydrogen Energy, vol. 28, pp. 21–33, 2003. A. Ursúa and P. Sanchis, “Static-dynamic modelling of the electrical behaviour of a commercial advanced alkaline water electrolyser,” Int. J. Hydrogen Energy, vol. 37, no. 24, pp. 18598–18614, 2012. M. Sánchez, E. Amores, L. Rodríguez, and C. Clemente-Jul, “Modelado y simulación de sistemas de producción de hidrógeno vía electrolisis alcalina a partir de energías renovables,” in Congreso Iberoamericano de Hidrógeno y Pilas de Combustible 2017, 2017, pp. 183–186. G. Yan et al., “An Arrhenius equation-based model to predict the residual stress relief of post weld heat treatment of Ti-6Al-4V plate,” J. Manuf. Process., vol. 32, pp. 763–772, 2018. K. Naveršnik and R. Jurečič, “Humidity-corrected Arrhenius equation: The reference condition approach,” Int. J. Pharm., vol. 500, no. 1–2, pp. 360–365, 2016. D. Michel, “Test of the formal basis of Arrhenius law with heat capacities,” Phys. A Stat. Mech. its Appl., vol. 510, pp. 188–199, 2018. M. Hammoudi, C. Henao, K. Agbossou, Y. Dubé, and M. L. Doumbia, “New multi-physics approach for modelling and design of alkaline electrolyzers,” Int. J. Hydrogen Energy, vol. 37, no. 19, pp. 13895–13913, 2012. P. L. Cabot, F. Alcaide, and E. Brillas, “Applications - Stationary | Cogeneration of Energy and Chemicals: Fuel Cells,” Ref. Modul. Chem. Mol. Sci. Chem. Eng., pp. 146–156, 2013. J. Alvarado, “Estudio comparativo de las diferentes tecnologías de celdas de combustible,” Bol. la Soc. Española Cerámica y Vidr., vol. 52, no. 3, pp. 105–117, 2013. Á. O. Díaz, J. E. González, and O. A. González, “Análisis de un generador de HHO de celda seca para su aplicación en motores de combustión interna,” Rev. UIS Ing., vol. 17, no. 1, pp. 143–154, 2018. E. D. Rincón, J. J. García, and J. R. Bermúdez, “ESTADO DEL ARTE DE LAS CELDAS DE COMBUSTIBLE,” Rev. Colomb. Tecnol. Av. Recib., vol. 1, no. 33, pp. 36–49, 2019. A. C. Turkmen, S. Solmaz, and C. Celik, “Analysis of fuel cell vehicles with advisor software,” Renew. Sustain. Energy Rev., vol. 70, pp. 1066–1071, 2016. |
| type_driver |
info:eu-repo/semantics/article |
| type_coar |
http://purl.org/coar/resource_type/c_6501 |
| type_version |
info:eu-repo/semantics/publishedVersion |
| type_coarversion |
http://purl.org/coar/version/c_970fb48d4fbd8a85 |
| type_content |
Text |
| publishDate |
2019-05-01 |
| date_accessioned |
2019-05-01T00:00:00Z |
| date_available |
2019-05-01T00:00:00Z |
| url |
https://revistas.ufps.edu.co/index.php/respuestas/article/view/1826 |
| url_doi |
https://doi.org/10.22463/0122820X.1826 |
| issn |
0122-820X |
| eissn |
2422-5053 |
| doi |
10.22463/0122820X.1826 |
| citationstartpage |
6 |
| citationendpage |
15 |
| url2_str_mv |
https://revistas.ufps.edu.co/index.php/respuestas/article/download/1826/1864 |
| url3_str_mv |
https://revistas.ufps.edu.co/index.php/respuestas/article/download/1826/2202 |
| _version_ |
1797194868469006336 |