CELDA DE COMBUSTIBLE MICROBIANA COMO ALTERNATIVA DE SOLUCION A LA CRISIS ECONOMICA EN ZONAS RURALES

CELDA DE COMBUSTIBLE MICROBIANA COMO ALTERNATIVA DE SOLUCION A LA CRISIS ECONOMICA EN ZONAS RURALES

Autores:

Valentina Gutiérrez Jiménez

Laura Muñoz Montoya

Ramiro Rendón García

FACULTAD INGENIERÍA

UNIVERSIDAD PONTIFICIA BOLIVARIANA

MEDELLIN

2016

ÍNDICE DE CONTENIDO

1. Introducción ……………………………………………………………………………....   4
2. Antecedentes .…………………………………………………………………………….    5
3. Marco teórico…………………………………………………………………………….     6
4. Objetivos………………………………………………………………………………….    8

1. Objetivo general…………………………………………………………………………..    8
2. Objetivos específicos………………………………………………………………………   8

1. Referencias ……………………………………………………………………………….   9

1. INTRODUCCIÓN

La crisis energética es un fenómeno que se está presente en la actualidad tanto en las zonas urbanas como rurales, siendo estas últimas las más afectadas debido a la carencia de recursos que permitan el desarrollo energético sostenible. Se han desarrollado alternativas que implementan la tecnología para proporcionar energía a sitios de difícil acceso; considerando los intereses políticos y vitales, una tecnología limpia ideal sería aquella capaz de producir energía mediante un proceso no contaminante.

Mediante la implementación de una celda de combustible microbiana se facilitará la generación de energía eléctrica y su distribución ilimitada permitiendo el acceso a aquellas actividades que requieren de esta; a su vez, debido al creciente consumo energético poblacional, se busca el cuidado del medio ambiente reduciendo la emisión de gases.

 Las celdas microbianas, ofrecen la posibilidad de convertir de forma eficiente compuestos orgánicos en electricidad, son una biotecnología emergente que podría contribuir a afrontar los problemas energéticos que enfrenta la sociedad actual, mediante la generación de energía renovable para la producción de combustibles

Ya se han puesto en marcha plantas piloto e industriales en donde las celdas de combustible microbianas forman parte del proceso de tratamiento de aguas residuales. Un desarrollo más completo se logrará cuando logren abatirse los costos de los materiales anódicos, catódicos y separadores (membranas) que conforman el sistema, manteniendo su eficiencia catalítica.

Inicialmente, se presentará la justificación del problema, un marco teórico que dé a conocer la ciencia básica asociada a la forma de resolver el problema, los objetivos planteados y antecedentes procedentes de otros autores.

1. ANTECEDENTES

1. Sistemas Bioelectroquímicos (SBEs).

Los SBEs son dispositivos capaces de utilizar el metabolismo biológico para facilitar la generación de energía eléctrica, combustibles o químicos finos (Schroder, 2007, Pant et al., 2011). Estos dispositivos son una prometedora alternativa para la producción de formas no convencionales de energía útil.

En el contexto de esta tesis, destacan las CCMs debido a su alto potencial para reducir la carga de contaminantes de diferente naturaleza mientras se recupera electricidad directa en forma sostenible. Aunque las densidades de potencia que se obtienen con ellas son aún bajas, trabajar en su optimización es un reto científico-tecnológico de actualidad y una prometedora alternativa en la solución de dos problemas importantes a nivel mundial: i) la escasez de combustibles fósiles y su impacto sobre el cambio climático, (ii) y la disponibilidad de agua limpia de fácil acceso.

2.2. Celdas de combustible microbianas (CCMs)

Las CCMs representan un método alternativo e innovador para el tratamiento de residuos orgánicos y para la generación de electricidad en forma directa y renovable sin la necesidad de añadir sustancias químicas costosas y tóxicas, si se emplean los microorganismos adecuados en el medio de trabajo (Rabaey et al., 2005, Watanabe, 2008). Las celdas de combustible microbianas como una alternativa para generar energía, exhiben ventajas operacionales y funcionales por encima de los dispositivos que encuentran disponibles hoy en día para generar energía eléctrica a partir de compuestos biodegradables.

Sin embargo, las aplicaciones actuales de las CCMs en el mundo son limitadas a causa de su bajo nivel de densidad de potencia (Benetton et al., 2010). Por tanto, para que puedan darse las aplicaciones prácticas a grandes escalas será necesario mejorar un gran número de factores limitantes, en relación a aspectos de diseño, investigación y desarrollo (Franks et al., 2010).

1.  Aerogeles de carbono suportados por catalizadores para aplicaciones de intercambio de protones de las células de combustible de membrana.

Aerogeles de carbono apoyados por catalizadores de platino con diferentes distribuciones de tamaño de poro y contenido de Pt han sido sintetizados y probados en una operación de intercambio de protones de las células de combustible de membrana (PEMFC). La caracterización del aerogel soportado por catalizador de Pt se ha realizado con respecto al área superficial total del Pt usando métodos HRTEM y BET, y fue comparado con el área superficial electroquímica del Pt en una capa de cátodo del (PEMFC) mediante voltametría cíclica. El efecto de la distribución del tamaño del poro del aerogel soportado por catalizadores de Pt en el rendimiento del (PEMFC) y los parámetros cinéticos de los catalizadores a diferentes temperaturas, es discutido en términos de la microestructura del soporte y la distribución del ionómero perfluorosulfonato. El PEMFC con una baja carga de Pt (0.1 mg/cm2) de un nuevo catalizador poroso ha mostrado altas densidades de potencia hasta 0.8 mW/cm2 en condiciones de funcionamiento de células de combustible en el aire y a presión ambiente.

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