En esta tesis se describen los procedimientos experimentales realizados para la instalación y puesta en funcionamiento de una celda de hidrógeno adquirida por la Facultad Regional Bahía Blanca de la U.T.N.. Se determina la eficiencia energé-tica de la celda, aplicando varios métodos y se estudian los materiales que se utilizan para la fabricación de los electrodos. En primer término, se describe el funcionamiento básico de una celda de combustible, los tipos de celdas, las principales aplicaciones y se realiza una revisión de su desarrollo tecnoló-gico; posteriormente se detallan los diseños y materiales utili-zados en la fabricación de celdas de combustible que emplean membrana polimérica para el intercambio de protones como electrolito (PEMFC), como así también se analizan parámetros críticos de su funcionamiento como ser el manejo de agua, re-frigeración y presión de trabajo. Además se describen espe-cialmente los materiales que se utilizan para la construcción de los electrodos de las celdas, tanto en diseños conven-cionales como en diseños innovadores y su influencia en el rendimiento de las celdas. Posteriormente se realiza una descripción del combustible que utiliza la celda en cuanto a sus características sobresalientes, sus formas de obtención y de almacenamiento, como así también el manejo seguro para su utilización en el Laboratorio. En la parte final se detallan los procedimientos experimentales realizados para: Instalación de la celda en el Laboratorio. Instalación para el suministro de hidrógeno gaseoso comprimido. Conexión y configuración de los equipos para el acondi-cionamiento de la potencia de salida de la celda. Puesta en marcha y operación de la celda. Empleo del software de comunicaciones. Determinación de la eficiencia energética para distintos estados de carga. Evaluación de la cantidad de agua producida por la celda. Análisis y ejecución de los mantenimientos del sistema. Instalación de un sistema de seguridad de monitoreo y alarma. / The experimental procedures performed for the installation and operation of an hydrogen cell acquired by F.R.B.B. U.T.N. is presented in this thesis. The energy efficiency is determined applying several methods while materials used for the manu-facture of electrodes are studied. In the first sections the basic operation of a fuel cell, the cell types and the main applications are described. A review of its technological development is also included. The design and materials used in the manufacture of fuel cells that uses polymeric membrane for proton exchange as electrolyte (PEMFC) and the critical operating parameters such as water management, cooling and working pressure are also analyzed. The materials used for constructing the electrodes of the cell, both in conventional designs as in innovate designs are described. Their influence on the performance of the cells is also examined. The outs-tanding features of the fuel used in the cell, their ways of production and storage, as well as safe handling in the labo-ratory are also analyzed. In the final section the following experimental procedures are detailed: Installation of the cell in the laboratory. Installation for supplying compressed gaseous hydrogen. Connection and configuration of equipment for conditioning the output power. Startup and operation of the cell. Using of communications software. Determination of efficiency for various load states. Evaluating the amount of water produced. Analysis and execution of maintenance of the cell. Installation of a monitoring and alarm system.

El objetivo principal de esta memoria es la creación de un modelo matemático para poder simular el comportamiento de un reactor flujo pistón (PFR) de lecho fijo catalítico de zirconia para el caso de la reacción de reformado de metanol. El mecanismo propuesto para la reacción de reformado de metanol es como sigue: donde 1. es la reacción del reformado de metanol (MSR: Methanol-Steam Reaction), 2. es el water-gas shift (WGS) y 3. es la descomposición de metanol (MD: Methanol Decomposition). El modelo matemático está basado en los balances de masa y energía de un PFR. Existen factores difusionales y factores relacionados con la reacción química. Para el caso de la cinética de la reacción de reformado, se consideraron dos cinéticas propuestas en literatura: Herry Purnama, quien propuso que el mecanismo de reacción fuese la del MSR y WGS, esta última reversible. Brant A. Peppley, quien propuso un mecanismo de reacción mucho más completo, tomando en consideración las reacciones en los sitios catalíticos. Sin embargo, se debió obtener una cinética distinta a las propuestas por los dos investigadores, ya que los datos experimentales son incongruentes con las cinéticas que ellos proponen. Esto se puede deber al hecho que las condiciones de operación son disímiles entre las de los investigadores y las aquí empleadas. Las principales diferencias son: distinto catalizador, distinto tratamiento para soportar el catalizador y distinto tratamiento de activación del catalizador. Con todos estos factores, se produjo una notoria diferencia entre los valores simulados y los datos experimentales, llegando a producirse una diferencia de una orden de magnitud. Se intentó ajustar los parámetros para que las simulaciones concordaran con los datos experimentales, pero, dada la naturaleza de las cinéticas propuestas por Purnama y Peppley, no se pudo lograr este objetivo. Por lo tanto, se propuso un mecanismo de reacciones, los cuales son MSR y MD, y experimentos tales que se pueda calcular los valores cinéticos para el mecanismo propuesto. Luego, la integración de la cinética obtenida en el modelo matemático requeriría ajustes menores. De esta manera, se podrá generar un modelo matemático, el cual será capaz de simular lo que ocurra dentro del PFR.

El objetivo general de la tesis doctoral ha sido el desarrollo de electrodos selectivos de tecnología avanzada para su uso en celdas de combustible de hidrógeno/oxígeno de alta eficiencia que operan a baja temperatura. A tal fin, se prepararon electrocatalizadores de nanopartículas de Pt con orientación cristalográfica preferencial (111), los cuales exhiben la mayor actividad catalítica para la reacción de electrorreducción de oxígeno, cuya cinética lenta es una de las principales limitaciones en el proceso de conversión de energía. La obtención de las nanopartículas sobre sustratos carbonosos se realizó mediante la aplicación de una técnica de electrólisis pulsante. Se diseñaron y construyeron electrodos porosos de difusión de gas catalizados con los que se construyeron ensambles electrodo-membrana de intercambio de protones (PEM)-electrodo. Se diseñó y construyó un prototipo de celda de combustible unitaria de hidrógeno/oxígeno de tecnología PEM y se evaluó su comportamiento en operación y estabilidad a tiempos largos. Se determinó que la incorporación en el cátodo de los electrocatalizadores de Pt altamente facetados tipo (111), desarrollados en el transcurso de la tesis, mejoran el comportamiento en operación de la celda de combustible de hidrógeno/oxígeno de tecnología PEM. Finalmente, se elaboró un protocolo de testeo para celdas de combustible de hidrógeno/oxígeno PEM.