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Mejora de Acoplamiento Directo de un Electrolizador de Membrana de Intercambio de Protones Alimentado por Energía Solar mediante una Fuente Reconfigurable

Autores: Di Caro, Amedeo; Vitale, Gianpaolo

Idioma: Inglés

Editor: MDPI

Año: 2024

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Acceso abierto

Artículo científico
2024

Mejora de Acoplamiento Directo de un Electrolizador de Membrana de Intercambio de Protones Alimentado por Energía Solar mediante una Fuente Reconfigurable


Categoría

Ciencias Medioambientales

Subcategoría

Desarrollo sostenible

Palabras clave

Membrana de intercambio de protones
Electrolizador
Fuente fotovoltaica
Reconfiguración
Conexión eléctrica
Acoplamiento directo

Licencia

CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual

Consultas: 29

Citaciones: Sin citaciones


Descripción
Este documento trata sobre electrolizadores de membrana de intercambio de protones (PEM) acoplados directamente a una fuente fotovoltaica. Propone un método para aumentar la energía entregada al electrolizador reconfigurando la conexión eléctrica de los arreglos según la radiación solar. A diferencia del criterio de diseño propuesto por la literatura, el enfoque sugerido considera una fuente obtenida al conectar arreglos en paralelo dependiendo de la radiación solar basada en una configuración fotovoltaica fija. Este método permite la optimización del punto de operación en radiación solar media o baja, donde la configuración fija da resultados pobres. El análisis se realiza en una planta de baja potencia (400 W). Se basa en una celda fotovoltaica comercial cuyo modelo equivalente se obtiene de los datos proporcionados por el fabricante. También se deriva un modelo equivalente del electrolizador PEM. Se proponen dos comparaciones: la primera considera una fuente fotovoltaica diseñada según el enfoque tradicional, es decir, una configuración fija; en la segunda, se adopta un convertidor DC/DC como interfaz. Se discute el papel del convertidor para resaltar los pros y los contras. El punto de ajuste óptimo del convertidor se calcula utilizando una ecuación analítica que tiene en cuenta el modelo del electrolizador. En el estudio propuesto, se ha obtenido un aumento del 17%, 62% y 93% de la energía entregada en tres días característicos, verano, primavera/otoño e invierno, respectivamente, en comparación con la configuración fotovoltaica fija. Estos resultados también son mejores que los logrados utilizando el convertidor. Los resultados muestran que la técnica de acoplamiento directo propuesta aplicada a electrolizadores PEM en plantas de baja potencia es un buen compromiso entre una configuración de fuente fotovoltaica fija y el uso de un convertidor DC/DC.

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