Determinación de la densidad de corriente y distancia entre electrodos óptimos para la producción de hidrógeno en un reactor tubular

Abstract

El objetivo fundamental de este trabajo de investigación es evaluar la influencia de la densidad de corriente y la distancia entre el cátodo y ánodo en un reactor tubular para la obtención de hidrógeno, a nivel laboratorio. Con los resultados se evaluó el grado de influencia de estas variables en la producción de hidrógeno mediante la electrólisis del agua. Para el logro del objetivo se realizó experiencias de electrólisis en el reactor tubular, variando la densidad de corriente y la distancia entre electrodos. Todas las placas están fabricadas de acero inoxidable AISI 316. La solución electrolítica utilizada estuvo al 0.1 M de hidróxido de potasio comercial. En la distribución de placas, positivas y negativas, se utilizaron mayor número de placas negativas, debido a que en el cátodo es donde se produce el hidrógeno. Las placas neutras se utilizan como disipadores de calor, para evitar que la temperatura del cátodo y del ánodo se eleve produciendo vapor de agua dentro del reactor. La separación optima entre placas, positivas, neutras y negativas, se determinó en función a la producción de hidrógeno, teniendo en consideración la densidad de corriente que circula por las placas y el área de estas. Las variables que se tomaron en cuenta en la producción de hidrógeno a partir de agua alcalinizada con hidróxido de potasio fueron: el volumen de hidrógeno producido en función al tiempo, la intensidad de corriente y diferencia de potencial aplicado dentro del reactor tubular; además de la distancia entre el ánodo y cátodo, para las placas de geometría circular. La diferencia de potencial se fijó a tres niveles: 5 V, 10 V y 15 V, en el voltímetro y la intensidad de corriente sufrió una variación espontanea entre placas. Realizando la evaluación se pudo determinar que la mayor producción de hidrógeno, 312.60 cm3/min, se obtuvo con las placas de geometría circular, a una distancia de separación entre ánodo y cátodo de 4.40 cm. En conclusión, se determinó que la densidad de corriente óptima para la producción de hidrógeno por electrólisis en agua alcalinizada fue de 45.76 mA/cm2.