Célula LTE de alta presión del NREL - Célula de electrólisis de alta presión y baja temperatura del NREL

La célula de electrólisis a alta presión y baja temperatura (LTE), desarrollada por el Laboratorio Nacional de Energía Renovable (NREL), es un hardware de código abierto diseñado para poder ser desmontado y vuelto a montar repetidamente. Este trabajo fue planificado y financiado por el consorcio H2NEW del Departamento de Energía de EE. UU.

Ofrece una variante de PEM de 25 cm² fabricada a partir de la documentación técnica del NREL, así como otras variantes desarrolladas de acuerdo con las directrices del NREL. En el primer caso, el patrón del campo de flujo se ha adaptado directamente de la variante de PEM de 25 cm². La difusión de estos productos tiene como objetivo facilitar el acceso a este equipo a una amplia gama de usuarios. No obstante, si dispone de la capacidad para fabricar por su cuenta la variante de PEM de 25 cm², le animamos a que utilice los archivos de código abierto. Es posible que, si dispone de sus propios recursos técnicos, esta resulte ser una opción más rentable. Los modelos CAD en 3D y los planos técnicos en 2D de la variante PEM de 25 cm² están disponibles para su descarga.

El funcionamiento LTE a alta presión puede reducir los costes operativos, ya que resulta más eficiente producir hidrógeno presurizado electroquímicamente que utilizar compresores mecánicos posteriores. No obstante, la pila también es compatible con el funcionamiento LTE a presión ambiente.
La célula puede albergar capas de transporte porosas de distintos espesores. Para lograrlo, se puede aumentar el número de juntas a cada lado de la célula, lo que proporciona un mayor volumen para la capa de transporte porosa.
Una ventaja de las variantes de menor superficie (1 cm² y 4 cm²) es su compatibilidad para realizar ensayos con un potenciostato y un amplificador de corriente. En estos casos, los niveles de corriente suelen estar dentro del rango aceptable para la mayoría de los amplificadores de corriente. Sin embargo, para superficies activas más grandes con densidades de corriente de hasta 6 A/cm², puede ser necesaria una fuente de alimentación de CC programable de alta potencia.

Nota
de aplicación: Los documentos y planos a los que se hace referencia a continuación describen el diseño del hardware de electrólisis a baja temperatura, concebido para cumplir las normas de ensayo de fugas según la norma ASME B31.1. También proporcionan instrucciones detalladas para el montaje de las celdas y un procedimiento para la evaluación comparativa del rendimiento. La responsabilidad del funcionamiento seguro, tanto a presión ambiente como a presiones elevadas, recae exclusivamente en el usuario final, y cada célula debe evaluarse caso por caso. La eficacia del sellado puede verse influida por factores como la calidad del mecanizado, los componentes utilizados en el montaje de la célula, las condiciones de funcionamiento y el historial operativo. Las operaciones a presión solo deben llevarse a cabo en bancos de pruebas homologados por operadores cualificados.
Wrubel, Jacob, Samantha Ware, Corey Schaffer, Matt Allen, Ellis Klein, Robin Rice, Chaiwat Engtrakul y Guido Bender. 2023. «Hardware de la célula de electrólisis de alta presión y baja temperatura de 25 cm² del NREL (código abierto)». Catálogo de datos del NREL. Golden, CO: Laboratorio Nacional de Energía Renovable. https://doi.org/10.7799/2205626 

Especificaciones
: área activa de la célula
: 25 cm², 4 cm² o 1 cm² (otras dimensiones bajo pedido)
; presión máxima de trabajo verificada: 30 bar
; diseño del campo de flujo: triple serpentina (otros diseños bajo pedido)

Sensor
de temperatura: tipo de sensor: Pt100 x2 (100 W a 0 ºC)
; construcción: bobinado de alambre, terminales
de 10 mm; intervalo fundamental: 38,5 W (nominal)
; autocalentamiento: de 0,02 a 0,3 ºC/mW
; respuesta térmica: <0,4 s
. Corriente de medición: 1 mA
. Diámetro: 1,5 mm
. Longitud: 15 mm
. Clase de tolerancia (IEC 60751): Clase A
. Rango de temperatura: de -200 ºC a +650 ºC
. Material del cuerpo: alúmina

calentador
de almohadilla con dorso adhesivo; fuente de alimentación: eléctrica
; tensión: máx. 60 V
; potencia: máx. 59 W
; resistencia: 61 W;
material: poliimida
; temperatura máxima: 250 ºC
; tipo de cable: cable
trenzado de silicona; resistencia de aislamiento: >5 M
W; tamaño: 50 mm x 50 mm
; espesor: <0,266 mm
; adhesivo: 3M
; longitud del cable: 60 mm

Material del cuerpo de los racores
: acero inoxidable 316
. Tamaño de la conexión 1: diámetro exterior del tubo de 1/4 pulgadas (6,35 mm)
. Tipo de conexión 1: racor
para tubos Swagelok®. Tamaño de la conexión 2: 7/16-20 pulgadas. Tipo de
conexión 2: rosca
recta macho SAE/MS. Referencia: N.º de pieza Swagelok®: SS-400-5-4ST

Datos
Intrastat: Código SA: 90278080
País de origen: Suecia
Peso neto: 2000 g

Lista de materiales
: campo de flujo del ánodo (PEM): titanio recubierto de platino (grado II)
; campo de flujo del cátodo (PEM): titanio recubierto de oro (grado II)
campo de flujo del ánodo (AEM): níquel
puro campo de flujo del cátodo (AEM): níquel
puro placa terminal roscada: aluminio anodizado placa terminal sin roscar: aluminio
anodizado colectores de corriente: cobre recubierto de oro (capa intermedia de níquel) (101)
racores: acero inoxidable 316
; pernos: acero con recubrimiento de cromato amarillo de zinc; grado 8
; juntas: PTFE y FKM
laminados; arandelas: acero inoxidable 18/8
; arandelas Belleville: acero inoxidable 302
; cinta aislante: PEEK
; pasadores de alineación: PFA
; cuerpo del sensor de temperatura: alúmina
; calentador de almohadilla con dorso adhesivo: poliimida con adhesivo 3M

El conjunto incluye
1 campo
de flujo anódico, 1 campo
de flujo catódico, 1 placa terminal roscada, 1 placa terminal sin roscar, 2 colectores
de corriente y 4 piezas Swagelok® n.º de referencia: racor
SS-400-5-4ST, 8 pernos
, 10 juntas
de FKM, 10 juntas de PTFE biseladas, 16 arandelas
, 64 arandelas
Belleville, 2 cintas
aislantes de PEEK, 4 pasadores de alineación de 11 mm de longitud y 3 mm de diámetro exterior
2 x pasador de alineación de 8 mm de longitud, 3 mm de diámetro exterior
2 x sensor
de temperatura Pt100 doble 2 x calentador de almohadilla con adhesivo

Productos
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