Equipo de Pila de Combustible PEM Equipamiento Didáctico Técnico EC5B Consola electrónica DIAGRAMA DEL PROCESO Y DISPOSICIÓN DE LOS ELEMENTOS DEL EQUIPO ISO 9001: Gestión de Calidad (para Diseño, Fabricación, Comercialización y Servicio postventa) Certificado Unión Europea (seguridad total) 1 Certificados ISO 14001 y Esquema de Ecogestión y Ecoauditoría (gestión medioambiental) Worlddidac Quality Charter y Miembro de Worlddidac
INTRODUCCIÓN La situación energética actual se basa en un modelo insostenible desde los puntos de vista económico y medioambiental. La tecnología de las pilas de combustible ofrece la posibilidad de disponer de energía de manera eficiente, limpia y abundante, ya que el hidrógeno que utilizan para funcionar se puede obtener de numerosas fuentes. Una pila de combustible es un dispositivo electroquímico que convierte la energía química de una reacción directamente en energía eléctrica. Aunque existen numerosos tipos de pilas de combustible, cada una con sus ventajas, inconvenientes y aplicaciones ideales, la pila PEM es, a día de hoy, la que ofrece mejores características para aplicaciones portátiles y de automoción. Este tipo de dispositivo es capaz de generar electricidad a partir de hidrógeno proveniente de diversas fuentes y de oxígeno de la atmósfera, produciendo como residuo únicamente calor y agua. Con el Equipo de Pila de Combustible PEM EC5B se pueden estudiar los principios fundamentales del funcionamiento de una pila de combustible de tipo PEM (membrana de intercambio protónico). También permite calcular diversos parámetros fundamentales de la pila de combustible tipo PEM, como la densidad de potencia, curvas de polarización, eficiencia, etc. y la variación de algunos de estos parámetros en función del consumo de reactivos y de la potencia desarrollada. DESCRIPCIÓN GENERAL El Equipo de Pila de Combustible PEM EC5B ha sido diseñado para permitir a los estudiantes la comprensión de la tecnología de las pilas de combustible, particularmente el de una pila de combustible de membrana de intercambio protónico (PEM). El equipo EC5B se suministra con un stack de pila de combustible de membrana de intercambio protónico (PEM) con potencia nominal de 100W. El stack está compuesto por 24 celdas con forma de placas con canales que permiten el flujo de aire a través de la membrana. La membrana facilita el flujo de hidrógeno, generando la liberación de electrones. Entre cada par de celdas hay placas separadas conductoras de electricidad que permiten dicho flujo de electrones. Las celdas son autohumidificables y no necesitan ningún tipo de humidificación externa. El stack lleva integrado un ventilador capaz de aportar el aire necesario para el buen funcionamiento y el mantenimiento de la temperatura apropiada. El almacenamiento de hidrógeno representa uno de los puntos importantes dentro de la economía del hidrógeno. Por esta razón se incluye un cilindro de hidruros metálicos (300LN). Así, gracias a la absorción del hidrógeno en el interior, el hidrógeno queda almacenado de forma segura y certificada. Puesto que la presión de descarga del cilindro de hidruros metálicos es de 15-20 bar, el equipo EC5B también incluye dos reguladores de presión: uno preparado para la instalación en el cilindro de H2 con el fin de regular la presión de salida a 5-50 bar y otro instalado a la salida del cilindro de hidruros metálicos para regular la presión de entrada al stack, con un rango de 0,50-0,55 bar. El equipo además incluye dos válvulas solenoides. Una de ellas está situada antes del stack, la cual controla la entrada del hidrógeno y que cuando el equipo está apagado dicha válvula está cerrada para evitar posibles fugas de hidrógeno. La otra válvula está situada a la salida del stack, y purga hacia el exterior el agua y el hidrógeno sobrante para un correcto funcionamiento. El equipo también dispone de un sistema de regulación de carga que permite el estudio de la energía eléctrica generada. Este sistema consta de un reostato de potencia variable, el cual nos permite la variación de la potencia generada. En el equipo se dispone de una batería que suministra 12V a la consola electrónica. Todo el circuito eléctrico del stack está protegido por una unidad de corto-circuito en caso de sobrecarga de corriente (12A) y desconexión por bajo voltaje (12V). Incorpora un detector de fugas de hidrógeno con un rango de detección de 0 a 2% Vol. y de 0 a 100% L.I.E. respectivamente. El equipo se suministra con los sensores y la instrumentación adecuados para el control y la medida de los parámetros más representativos (consola electrónica). ESPECIFICACIONES Equipo montado sobre una estructura de aluminio anodizado y paneles de acero pintado. Elementos principales de acero inoxidable. Diagrama en el panel frontal con distribución similar a la de los elementos en el equipo real. Cilindro de hidruros metálicos para el almacenamiento de 300LN. de capacidad de H2. Regulador de presión del hidruro metálico. Entrada variable ajustable al hidruro y con rango de salida de 0,50-0,55 bar. Regulador de presión del cilindro de H2. Entrada a 200 bar de presión y salida a 5-50 bar. Válvula solenoide de alimentación del H2. Válvula solenoide de purga. Tubos y mangueras adecuados para su uso con H2 con factor de seguridad muy alto: hasta 210 bar. Módulo de cargas: Reostato: 22R 760W. Batería y cargador (12V). Stack de pila de combustible: 24 celdas autohumidificables (No necesitan ningún tipo de humidificación externa). Potencia nominal: 100W Ventilador integrado en el stack. Instrumentación: Caudalímetro para medir el caudal de H2 de entrada del stack, rango: 0,2 1,3 l./min Medidor de presión (manómetro) para medir la presión del H2 a la entrada del stack, rango: 0-1 Bar. Sensor de temperatura tipo J para medir la temperatura de la corriente de purga. Sensor de temperatura tipo J para medir y controlar la temperatura en el stack. Sensores de corriente y voltaje. Protecciones y medidas de seguridad: Protección ante fallos con válvula solenoide a la entrada del stack. Protección por sobrecarga de corriente. Protección por bajo voltaje. Protección por sobretemperatura en el stack. Detector de escapes de hidrógeno (4-20 ma; Ip65). Consola electrónica: Caja metálica. Conexiones para los sensores de temperatura. Selector para los sensores de temperatura. Display digital para los sensores de temperatura. Display digital de voltaje y display digital de corriente. Cables y Accesorios, para un funcionamiento normal. Manuales: Este equipo se suministra con los siguientes manuales: Servicios requeridos, Montaje e Instalación, Puesta en marcha, Seguridad, Mantenimiento, y Manual de Prácticas. 2 www.edibon.com
EJERCICIOS Y POSIBILIDADES PRÁCTICAS 1.- Estudio de los principios fundamentales del funcionamiento de una célula de combustible de intercambio protónico (PEM). 2.- Estudio de la estructura y principios fundamentales de un cilindro de hidruro metálico. 3.- Cálculo de la eficiencia de una célula de combustible. 4.- Estudio de la influencia del consumo de aire y de hidrógeno en la eficiencia de una célula de combustible. 5.- Estudio de la influencia de la potencia generada en la eficiencia de una célula de combustible. 6.- Determinación de las características de voltaje-densidad de corriente de una célula de combustible. 7.- Densidad de potencia desde una célula simple y un stack de celdas. 8.- Representación de la curva de polarización de una célula de combustible. 9.- Estudio de la influencia de los caudales de reactivos en la generación de potencia eléctrica. 10.- Estudio del uso de reactivos y fenómeno de transporte. SERVICIOS REQUERIDOS DIMENSIONES Y PESOS - Suministro eléctrico: monofásico, 220V./50Hz ó 110V./60Hz. EC5B: Equipo: -Dimensiones: 700 x 400 x 550 mm. aprox. ACCESORIOS REQUERIDOS (No incluidos) -Peso: 20 Kg. aprox. - Cilindro de hidrógeno gaseoso comprimido de grado 4.0 (pureza Módulo de cargas: del 99,995 %) a una presión de 150-200 bar. -Dimensiones: 490 x 330 x 310 mm. aprox. -Peso: 10 Kg. aprox. ACCESORIOS RECOMENDADOS (No incluidos) Consola electrónica: -Dimensiones: 490 x 330 x 310 mm. aprox. - Edilab - Elec1: Electrolizador con una producción de hidrógeno de 3 LN/h. -Peso: 10 Kg. aprox. VERSIONES DISPONIBLES Ofrecido en este catálogo: - EC5B. Equipo de Pila de Combustible. Ofrecido en otro catálogo: - EC5C. Equipo de Pila de Combustible, Controlado desde Computador (PC).
Opcional EC5B/ICAI. Software de Enseñanza Asistida desde Computador de Modo Interactivo: No hay conexión física entre el equipo y el computador (PC), este completo paquete de software consta del Software del Instructor (Software de Gestión de Aulas de EDIBON -ECM) totalmente integrado con el Software del Alumno (Software de Formación de EDIBON -ESL). Ambos están interconectados para que el Profesor conozca, en todo momento, cual es el conocimiento teórico y práctico de los alumnos. Software del Instructor -ECM. Software de Gestión de Aulas de EDIBON (Software del Instructor). ECM es la aplicación que permite al instructor registrar a los alumnos, administrar y asignar tareas para los grupos de trabajo, crear contenido propio para realizar ejercicios prácticos, elegir uno de los métodos de evaluación para comprobar los conocimientos del alumno y monitorizar la evolución relacionada con las tareas planificadas para alumnos individuales, grupos de trabajo, equipos, etc... de manera que el profesor puede saber en tiempo real el nivel de comprensión de cualquier alumno en el aula. Características innovadoras: Gestión de base de datos de usuarios. Administración y asignación de grupos de trabajo, tares y sesiones de formación. Creación e integración de ejercicios prácticos y recursos multimedia. Diseño a medida de métodos de evaluación. Creación y asignación de fórmulas y ecuaciones. Motor de resolución de sistemas de ecuaciones. Contenidos actualizables. ECM. Pantalla Principal del Software de Gestión de Aulas de EDIBON (Software del Instructor) Generación de informes, monitorización de la evolución del usuario y estadísticas. ECAL. Paquete de Programa EDIBON de Cálculo - Pantalla del Editor de Fórmulas ETTE. Paquete de Programa EDIBON para Test de Formación y Examen - Pantalla Principal con Preguntas de Resultado Numérico ERS. Paquete de Programa EDIBON de Resultados y Estadísticas - Histograma de Resultados del Alumno 4 www.edibon.com
Opcional Software del Alumno -ESL. Software de Formación de EDIBON (Software del Alumno). ESL es la aplicación dirigida a los alumnos que les ayuda a comprender conceptos teóricos mediante ejercicios prácticos y pone a prueba su conocimiento y evolución mediante la realización de tests y cálculos, además de los recursos multimedia. EDIBON proporciona tareas planificadas por defecto y un grupo de trabajo abierto para que los alumnos comiencen a trabajar desde la primera sesión. Los informes y estadísticas disponibles permiten conocer su evolución en cualquier momento, así como las explicaciones de cada ejercicio para reforzar los conocimientos técnicos adquiridos en la teoría. Características innovadoras: Acceso y autorregistro del alumno. Comprobación de tareas existentes y monitorización. Contenidos por defecto y tareas programadas disponibles para su uso desde la primera sesión. Realización de ejercicios prácticos siguiendo el manual facilitado por EDIBON. Métodos de evaluación para poner a prueba sus conocimientos y su evolución. Autocorrección de los tests. Realización de cálculos y gráficas. Motor de resolución de sistemas de ecuaciones. Informes imprimibles y seguimiento del progreso del usuario. Recursos multimedia auxiliares. ESL. Pantalla Principal del Software de Formación de EDIBON (Software del Alumno) Para más información ver el catálogo de ICAI. Pulsar en el siguiente link: www.edibon.com/products/catalogues/es/icai.pdf EPE. Pantalla Principal del Paquete de Programa EDIBON de Ejercicios Prácticos ERS. Paquete de Programa EDIBON de Resultados y Estadísticas - Explicación de una pregunta ECAL. Pantalla Principal del Paquete de Programa EDIBON de Cálculo * Especificaciones sujetas a cambio sin previo aviso, debido a la conveniencia de mejoras del producto. REPRESENTANTE C/ Del Agua, 14. Polígono Industrial San José de Valderas. 28918 LEGANÉS. (Madrid). ESPAÑA. Tl.: 34-91-6199363 FAX: 34-91-6198647 E-mail: edibon@edibon.com WEB site: www.edibon.com Edición: ED01/16 Fecha: Septiembre/2016 5