Ingeniero Civil Eléctrico / Durante el siguiente documento se muestra el proceso de construcción de una celda demostrativa para la producción de hidrógeno a partir de la electrólisis de agua potable a temperatura y presión ambiente. En conjunto de lo anterior, se propone diseñar e implementar un sistema capaz de separar y almacenar el hidrógeno y oxígeno. Para esto se considera la toma de las variables involucradas: diferencia de potencial en los bornes de la celda, corriente que circula por la celda y el volumen de hidrógeno y oxígeno producido. El sistema está compuesto por la celda encargada de hacer la electrólisis, un estanque encargado de almacenar el hidrógeno, otro estanque encargado de almacenar el oxígeno, una toma de agua potable y una llave de paso encargada del llenado simultáneo de la celda y los estanques. La estructura de la celda se construye en acrílico de 10 mm de espesor. Esta está constituida por 2 partes principales: Parte superior: encargada de proporcionar separadores para los electrodos, una entrada para el ingreso del agua y un sistema encargado de separar los gases. Parte inferior: encargada de proporcionar una salida del agua, soportar la estructura, soportar los electrodos y proporcionar de un sistema eléctrico para la alimentación de la celda. Para el almacenamiento de los gases se utilizan estanques llenos de agua: al momento de ser producido el hidrógeno y el oxígeno, éstos desplazan al agua contenida en los estanques. Se le realizaron dos pruebas a la celda, para determinar los dos tipos de eficiencias que interesan para este trabajo: eléctrica y térmica. Este concepto mide el cociente entre la energía que se puede recuperar del sistema en función de la energía utilizada para su producción. La eficiencia eléctrica considera que se recupera dicha energía en forma de electricidad, mientras que la eficiencia térmica contempla que se puede recuperar en la combustión del hidrógeno. Los resultados fueron los siguientes: En la primera prueba se inyectan 3,2 [A] y 3,15 [V] en los bornes de la celda, en la cual se obtuvo una eficiencia eléctrica del 43,8% y una eficiencia térmica del 51,9%. En la segunda prueba se inyectan 8,7 [A] y 4,2 [V] en bornes de la celda, en la cual se obtuvo una eficiencia eléctrica del 33,4% y una eficiencia térmica del 39,6%.

Tesis para optar al grado de Doctor en Ciencias de la Ingeniería, mención Ingeniería Química y Biotecnología / Las fuentes de energía limpias y sostenibles deben ser consideradas una base importante para el futuro crecimiento y desarrollo económico de cualquier país. Actualmente, el suministro mundial de energía depende en gran medida de los combustibles fósiles. Esto conlleva a que tecnologías tales como las celdas foto-electroquímicas se vuelvan especialmente atractivas, ya que permiten usar energía solar para producir hidrógeno. El funcionamiento de las celdas foto-electroquímicas se basa en el uso de semiconductores como electrodos, que al ser irradiados generan pares hueco-electrón, los cuales pueden migrar en la superficie del semiconductor y reaccionar con las especies adsorbidas o recombinarse entre sí. El hueco electrónico generado por la migración de un electrón puede oxidar una molécula de agua para producir oxígeno en el ánodo, mientras que los electrones generados viajan hacia el cátodo para reducir los protones presentes en el agua formando hidrógeno El presente trabajo de tesis tuvo como objetivo general la sintesis (a través de los métodos de electrodeposición y de spin-coating) y caracterización del desempeño de foto-ánodos basados en óxidos de molibdeno para la producción de hidrógeno en una celda foto-electroquímica a partir de electrólisis de agua. Películas de óxido de molibdeno dopadas con niquel y sin dopar se electrodepositaron aplicando un potencial de -1,377 V vs Ag / AgCl (KCl 3 M) durante 3 horas en un vidrio de cuarzo cubierto con dióxido de estaño dopado con flúor - FTO - sumergido en soluciones acuosas de molibdato-citrato a pH 9. Por otra parte, se depositaron peliculas de MoOx, WO3 y MoOx dopado con W sobre vidrio de aluminoborosilicato recubierto con óxido de estaño dopado con flúor. Este proceso se realizó mediante spin-coating a 4000 rpm durante 40 segundos. La caracterización de los foto-ánodos fabricados a través de electrodeposición y spin-coating sugiere que presentan propiedades semiconductoras y catalíticas que los hacen atractivos para su uso en una celda foto-electroquímica para la hidrólisis del agua. Sin embargo, aunque los foto-electrodos sintetizados a través de las técnicas mencionadas tienen un intervalo de banda prohibida óptimo para aprovechar eficientemente la luz solar, la caracterización foto-electroquímica mostró que estos electrodos no exhiben una estabilidad en solución acuosa y que son susceptibles a la foto-corrosion, que son factores limitantes para el uso de semiconductores convencionales como foto-electrodos.