Determinación de la función de transferencia de una celda de combustible microbiana

Abstract

Las celdas de combustible microbiana (CCMs), proporcionan a los ingenieros una tecnología innovadora para recuperar energía en forma de electricidad desde compuestos biodegradables (Logan, 2008). El objetivo de este trabajo, es la obtención de la función de transferencia de una CCM. Con dicha función es posible desarrollar sistemas sencillos de control, lo cual permite avanzar en la implementación a mayor escala del proceso. Para cumplir con el objetivo, se propone la puesta en marcha, operación y mantenimiento de una CCM de dos cámaras con cátodo aireado. En primer lugar, se realizó la puesta en marcha de la CCM y luego la operación de la misma con el propósito de alcanzar un comportamiento estable. Los electrodos empleados en la CCM fueron: para el ánodo, grafito y para el cátodo, una lámina de grafito con un recubrimiento de 0,5mg de Pt catalítico en una de sus caras. El dispositivo utilizado para permitir el intercambio de protones fue una membrana polimérica de intercambio de protones (MIP) extraída de una batería de celular. Con el objetivo de determinar la función de transferencia, se aplicó la técnica de la espectroscopia de la impedancia electroquímica (EIE). Para ello se construyó un circuito en paralelo con la celda de forma tal que se mantuviera el punto de operación de la celda en condiciones aproximadamente constantes. La EIE consiste en aplicar voltajes en forma sinusoidal con diferentes frecuencias y medir la amplitud y desfasaje de la respuesta de la celda. A partir de los resultados obtenidos se obtuvo una función de transferencia, con dos ceros, que permitió relacionar la entrada (corriente) con la salida (voltaje). Los parámetros de ésta se obtuvieron a partir de los datos que ofrecen las gráficas de Nyquist y los de la respuesta temporal.