Curso de hidrógeno y pilas de combustible. 11ª edición TEST Modulo 3

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Julián Salazar Campos
hace 8 años
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1 TEST MODULO 3 1. Qué componente de las pilas de polímeros es polimérico? a) La membrana que actúa como electrolito. b) Los catalizadores que favorecen la reacción. c) Todos los que forman la MEA de 5 capas. d) El gas con que se alimentan. 2. Cuál es la temperatura de funcionamiento óptimo de las pilas PEMFC? a) La temperatura del hidrógeno líquido para ahorrar la energía de la gasificación. b) Temperaturas por debajo de 0ºC, para que el agua esté sólida y no fluya hacia el exterior. c) Depende de la pila, pero generalmente entre los 50ºC y los 90ºC en los que se consigue mayor rendimiento sin secar las membranas. d) Por encima de los 650ºC para poder cogenerar. 3. Qué valor teórico debe alcanzar el potencial de cada celda en las pilas de combustible de hidrógeno? a) V = 0.7 V b) V = 1.23 V c) V = 1.33 V d) V = 2.3 V 4. Por qué en la práctica el valor del voltaje medido en las pilas de combustible no coincide con el valor esperado? a) Porque aparecen pérdidas en forma de calor. b) Porque aparecen pérdidas de tipo óhmico, de activación y por concentración. c) Porque la temperatura real de las pilas es inferior a la temperatura teórica de funcionamiento. d) Porque aparecen pérdidas asociadas a los equipos de medida. 5. A qué se debe la polarización por concentración? a) A la resistencia electrolítica y electrónica de los componentes de la celda. b) Al proceso de activación necesario para que se produzca la semirreacción electroquímica. c) A que las densidades de corriente son demasiado altas y el transporte de iones en disolución es demasiado lento. d) A la presencia de trazas de otros gases en el caudal de hidrógeno del ánodo. 6. A qué corrientes se consigue la máxima potencia de una pila? a) A corrientes bajas. b) A la máxima corriente. c) A corrientes altas. d) Se mantiene constante en un amplio rango de corrientes. 7. Sobre qué variables se puede actuar en un banco de ensayos de pilas? a) Presión, caudal y grado de humedad de los gases y temperatura de operación de la pila. b) Presión, caudal de los gases y composición catalítica del electrodo. c) Presión, caudal de los gases y cantidad de agua obtenida. d) Caudal, grado de humedad de los gases y espesor de la membrana. 8. Para qué se utiliza el nitrógeno en los bancos de pilas de combustible si es un gas que no reacciona? a) Para alcanzar el caudal fijado en los caudalímetros. b) Para inertizar y realizar pruebas de estanqueidad. c) Para hacer vacío en el sistema. d) Para probar los reguladores de presión.

a) La temperatura del hidrógeno líquido para ahorrar la energía de la gasificación. b) Temperaturas por debajo de 0ºC, para que el agua esté sólida y no fluya hacia el exterior.

2 9. Por qué se colocan condensadores a la salida de la corriente de gases de las pilas? a) Para humidificar los gases que entran en la pila. b) Para controlar la humedad de la corriente de gases que salen de la pila por efecto de la humidificación. c) Para retirar el agua que se origina como subproducto de la reacción y la acumulada en las vías por efecto de la humidificación. d) Para medir la cantidad de vapor de agua producida por la reacción. 10. Qué es una curva I-V? a) La operación del módulo de pila de combustible bajo condiciones normales. b) La operación del módulo de pila de combustible bajo condiciones óptimas. c) La relación entre la corriente y la conductividad iónica de la membrana. d) La relación entre la frecuencia y la resistencia eléctrica de la membrana. 11 Qué información se puede obtener de las medidas de impedancia espectroscópica realizadas a una pila de combustible? a) Acerca del dopaje de la membrana. b) Acerca de la conductividad eléctrica de la pila. c) Acerca de la conductividad térmica de la pila. d) Acerca de la degradación de la pila. 12. En qué consiste el método dead-ended? a) En alimentar la pila con una cantidad de gas fijada según definición del fabricante. b) En hacer circular a través de la pila más gas del que en realidad se consume y hacer recircular nuevamente dentro de ella el gas excedente. c) En hacer circular a través de la pila más gas del que en realidad se consume pero sin hacer recircular el gas en exceso. d) En alimentar la pila con la cantidad de gas fijada por la estequiometria de la reacción. 13. En una celda de carbonatos fundidos nos interesa en términos de eficiencia eléctrica: a) Operar a una alta densidad de corriente. b) Una utilización del combustible del 100%. c) Una utilización del combustible de aproximadamente el 70%. d) El mayor potencial de circuito abierto. 14. El potencial de celda de carbonatos fundidos es más alto: a) Cuanto mayor sea la utilización del combustible. b) Cuanto mayor sea la densidad de corriente. c) Cuanto menor sea la densidad de corriente. d) Cuando está en circuito abierto. 15. El aumento de presión de operación en una celda de combustible de carbonatos fundidos tiene un efecto: a) Nulo sobre su comportamiento. b) Disminuye el potencial de celda. c) Disminuye la solubilidad de los reactantes. d) Aumenta el potencial de celda. 16. Los depósitos de almacenamiento de hidrógeno a presión utilizados en vehículos están hechos de acero al Cr-Mo, como los utilizados en aplicaciones estacionarias?

c) Para retirar el agua que se origina como subproducto de la reacción y la acumulada en las vías por efecto de la humidificación. d) Para medir la cantidad de vapor de agua producida por la reacción.

3 a) Si, en todos los rangos de presión. b) Si, pero sólo cuando la presión de almacenamiento es superior a 350 bar. c) No, son de acero al carbono. d) No, se usan depósitos con proporción variable de materiales metálicos y no metálicos. 17. Cuál es el consumo energético del proceso de licuefacción en relación al contenido energético del hidrógeno (según su valor calorífico inferior)? a) En torno al 50 % b) En torno al 30 % c) En torno al 4 % d) En torno al 10 % 18. El almacenamiento de hidrógeno en hidruros metálicos puede tener mayor densidad energética por unidad de volumen que el hidrógeno líquido? a) Si. b) No. c) No, puede tener mayor densidad energética por unidad de masa. d) Si, puede tener mayor densidad energética por unidad de masa y de volumen.

Cuál es el consumo energético del proceso de licuefacción en relación al contenido energético del hidrógeno (según su valor calorífico inferior)?

4 EJERCICIOS: PRIMER EJERCICIO Completa en la siguiente matriz sí en el caso de que el componente deje circular cada una de las tres cosas, y no si impide su paso. Rellena las 9 casillas grises con sies o noes. componente membrana capa difusora placa bipolar electrones protones gases SEGUNDO EJERCICIO Una pila PEM tiene un área activa por celda de 225 cm2 y el stack está compuesto por un apilamiento de 63 celdas activas. La potencia máxima que puede entregar la pila es de 5 kw a 48 Vdc. 1) Cuál es el voltaje por celda a potencia máxima? (Suponemos que todas las celdas trabajan al mismo voltaje) 2) Cúal es la densidad de corriente (en A/cm 2 ) que atraviesa el stack en ese momento?

componente membrana capa difusora placa bipolar electrones protones gases SEGUNDO EJERCICIO Una pila PEM tiene un área activa por celda de 225 cm2 y el stack está

TERCER EJERCICIO Se dispone de una pila de combustible polimérica (PEMFC), compuesta por 10 celdas, cada una de las cuales tiene un área activa de 22,22 cm 2 y está siendo alimentada con H 2 y Aire.

de la pila PEM utilizada e indicadas en la Figura 2, se desea conocer: a) Cuál es la tensión de salida regulada y el valor del ciclo de trabajo del conversor DC/DC?

5 TERCER EJERCICIO Se dispone de una pila de combustible polimérica (PEMFC), compuesta por 10 celdas, cada una de las cuales tiene un área activa de 22,22 cm 2 y está siendo alimentada con H 2 y Aire. Para las condiciones de operación de la Figura 1 siguiente donde P Load = 15 W, suponiendo modo de conducción continua y pérdidas despreciables en el conversor DC/DC y conocidas las características de la pila PEM utilizada e indicadas en la Figura 2, se desea conocer: a) Cuál es la tensión de salida regulada y el valor del ciclo de trabajo del conversor DC/DC? b) Calcule en (ml/min) el caudal de gases de alimentación necesario en condiciones estándar, tanto para el ánodo como para el cátodo. Datos: S toc_anodo = 1,2 S toc_catodo = 2 Pesos moleculares: H2 = 2 g mol-1, O2 = 32 g mol-1 F = A s mol-1 V0/VD= 1/(1-D) J = (m n F)/(Pm A) Figura 1. Diagrama de conexión a carga. Figura 2. Características Pila PEM utilizada. Figura 2. Características Pila PEM utilizada.

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