Evaluación de la eficiencia de producción de hidrógeno verde mediante electrólisis del agua con electrodos de bajo costo

El presente estudio se enfocó en la evaluación de la eficiencia de la producción de hidrógeno verde mediante electrólisis, utilizando electrodos de bajo costo. Para lograr este objetivo, se plantearon tres objetivos específicos: establecer las configuraciones de celda más comúnmente utilizadas, cuantificar la producción de hidrógeno verde en estas configuraciones y determinar estadísticamente las variables que más influyen en la producción de hidrógeno. La metodología del estudio se dividió en tres fases principales. En la primera fase, se llevó a cabo una exhaustiva revisión bibliográfica para identificar las configuraciones de celda más frecuentes para la electrólisis. Esta revisión proporcionó una base sólida para la selección de electrodos y electrolitos para los experimentos posteriores. Se encontró que las combinaciones de electrodos de grafito y acero, junto con electrolitos como el hidróxido de potasio y el hidróxido de sodio, eran las más utilizadas en la literatura. En la segunda fase, se realizó la cuantificación de la producción de hidrógeno en diferentes configuraciones de celda. Se seleccionaron tres electrolitos soporte (KOH, NaOH y amoníaco) y cuatro materiales de electrodos (grafito, acero, aluminio y cobre) para la experimentación. Se observó que las configuraciones de celda con electrodos de grafito y electrolito de hidróxido de sodio con 6,45 cm³ e hidróxido de potasio con 3,85 cm³ produjeron la mayor cantidad de hidrógeno verde, destacándose por su eficiencia en la generación de gas hidrógeno. En la tercera fase, se llevó a cabo un análisis estadístico para determinar las variables más influyentes en la producción de hidrógeno. Se aplicaron pruebas de normalidad, correlación de Spearman, análisis de bosques aleatorios y modelo de regresión múltiple. Los resultados revelaron que la corriente eléctrica fue la variable más influyente en la producción de hidrógeno, seguida por el tipo de electrolito utilizado. Esto sugiere la importancia de controlar y optimizar estos parámetros para mejorar la eficiencia del proceso de electrólisis. En conclusión, este estudio proporciona evidencia sólida sobre la eficiencia de la producción de hidrógeno verde mediante electrólisis con electrodos de bajo costo. Las configuraciones de celda con electrodos de grafito y electrolitos de hidróxido de potasio mostraron los mejores resultados en términos de producción de hidrógeno. Además, se identificó la corriente eléctrica como la variable más influyente en el proceso de electrólisis, destacando la importancia de controlar este parámetro para optimizar la producción de hidrógeno verde.

This study aimed to evaluate the efficiency of green hydrogen production through electrolysis using low-cost electrodes. To achieve this goal, three specific objectives were outlined: to establish the most commonly used cell configurations, quantify green hydrogen production in these configurations, and statistically determine the variables that most influence hydrogen production. The methodology of the study was divided into three main phases. In the first phase, an exhaustive literature review was conducted to identify the most frequently used cell configurations for electrolysis. This review provided a solid basis for selecting electrodes and electrolytes for subsequent experiments. Combinations of graphite and steel electrodes, along with electrolytes such as potassium hydroxide and sodium hydroxide, were found to be the most commonly used in the literature. In the second phase, the production of hydrogen was quantified in different cell configurations. Three support electrolytes (KOH, NaOH, and ammonia) and four electrode materials (graphite, steel, aluminum, and copper) were selected for experimentation. It was observed that cell configurations with graphite electrodes and potassium hydroxide electrolyte produced the highest amount of green hydrogen, standing out for their efficiency in hydrogen gas generation. In the third phase, a statistical analysis was conducted to determine the most influential variables in hydrogen production. Normality tests, Spearman correlation, random forest analysis, and multiple regression modeling were applied. The results revealed that electrical current was the most influential variable in hydrogen production, followed by the type of electrolyte used. This suggests the importance of controlling and optimizing these parameters to improve the efficiency of the electrolysis process. In conclusion, this study provides solid evidence on the efficiency of green hydrogen production through electrolysis with low-cost electrodes. Cell configurations with graphite electrodes and potassium hydroxide electrolytes showed the best results in terms of hydrogen production. Additionally, electrical current was identified as the most influential variable in the electrolysis process, highlighting the importance of controlling this parameter to optimize green hydrogen production.

Ingeniero Ambiental

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Pregrado