Determinación de la eficiencia energética en celdas de combustible PEM en Colombia: comparación experimental y teórica

Autores/as

  • Daniela García Céspedes Universidad Tecnológica de Pereira
  • María Camila Benítez Álvarez Universidad Tecnológica de Pereira
  • Juan Esteban Tibaquirá Giraldo Universidad Tecnológica de Pereira

DOI:

https://doi.org/10.26507/paper.4628

Palabras clave:

Eficiencia energética, Hidrógeno, Celdas de combustible PEM, Descarbonización

Resumen

En este trabajo se presentan dos enfoques de estudio para llevar a cabo el análisis energético de la celda de combustible tipo PEM. El primer enfoque consiste en un banco de experimentos para medir variables de interés como, el voltaje y la corriente de la celda, el caudal de hidrógeno suministrado y las temperaturas en la celda. El segundo se trata de un estudio analítico implementado en un software de ingeniería para determinar parámetros como las pérdidas de calor, la potencia y la eficiencia. Teniendo en cuenta que en la celda ocurren procesos electroquímicos se plantean cinco (5) casos de estudio, en donde se consideran diferentes relaciones entre los reactivos y productos, con el fin de determinar la incidencia de estas consideraciones en la eficiencia energética de la celda. Estos casos de estudio junto al diseño experimental son comparados con los resultados obtenidos por el fabricante, como las curvas características, la potencia y eficiencia. Durante la caracterización de la celda se encontró que los parámetros que más inciden en las discrepancias entre los resultados experimentales y los datos suministrados por el fabricante son las condiciones de operación y la degradación de los materiales de la celda.

Citas

Al Naimat, A., & Liang, D. (2023). Substantial gains of renewable energy adoption and implementation in Maan, Jordan: A critical review. Results in Engineering, 19(June), 26. https://doi.org/10.1016/j.rineng.2023.101367

Anser, M. K., Ali, S., Umair, M., Javid, R., & Tayab, M. (2025). Optimizing hydrogen integration in vehicle fuel systems for sustainable development: A step towards economic decarbonization. International Journal of Hydrogen Energy, 98, 321–333. https://doi.org/10.1016/J.IJHYDENE.2024.12.009

Araya, S. S., Li, N., & Liso, V. (2022). Degradation and failure modes in proton exchange membrane fuel cells. PEM Fuel Cells: Fundamentals, Advanced Technologies, and Practical Application, 199–222. https://doi.org/10.1016/B978-0-12-823708-3.00015-8

Gimba, I. D., Abdulkareem, A. S., Jimoh, A., & Afolabi, A. S. (2016). Theoretical Energy and Exergy Analyses of Proton Exchange Membrane Fuel Cell by Computer Simulation. Journal of Applied Chemistry, 2016, 1–15. https://doi.org/10.1155/2016/2684919

Gobierno de Colombia, & (BID), B. I. de D. (2021). Hoja de ruta del Hidrógeno en Colombia. Ministerio de Minas y energía, 1(1), 54.

Hoicka, C. E., Lowitzsch, J., Brisbois, M. C., Kumar, A., & Ramirez Camargo, L. (2021). Implementing a just renewable energy transition: Policy advice for transposing the new European rules for renewable energy communities. Energy Policy, 156(November 2020), 10. https://doi.org/10.1016/j.enpol.2021.112435

Horizon Fuel Cell Technologies. (2013). H-100 Fuel Cell Stack User Manual. www.horizonfuelcell.com/warranty.htm

IEA. (2021). Hydrogen in Latin America. Hydrogen in Latin America. https://doi.org/10.1787/68467068-en

Intergovernmental Panel on Climate Change. (2018). Global warming of 1.5°C. En Special Report on Global Warming of 1.5°C.

Mantilla, S., & Santos, D. M. F. (2022). Green and Blue Hydrogen Production: An Overview in Colombia. Energies 2022, Vol. 15, Page 8862, 15(23), 8862. https://doi.org/10.3390/EN15238862

Wang, S., Peng, Z., Wang, P., Chen, A., & Zhuge, C. (2023). A data-driven multi-objective optimization framework for determining the suitability of hydrogen fuel cell vehicles in freight transport. Applied Energy, 347(June), 17. https://doi.org/10.1016/j.apenergy.2023.121452

Wu, Q., Dong, Z., Zhang, X., Zhang, C., Iqbal, A., & Chen, J. (2025). Towards More Efficient PEM Fuel Cells Through Advanced Thermal Management: From Mechanisms to Applications. Sustainability 2025, Vol. 17, Page 943, 17(3), 943. https://doi.org/10.3390/SU17030943

Cómo citar

[1]
D. García Céspedes, M. C. Benítez Álvarez, y J. E. Tibaquirá Giraldo, «Determinación de la eficiencia energética en celdas de combustible PEM en Colombia: comparación experimental y teórica», EIEI ACOFI, sep. 2025.

Descargas

Los datos de descargas todavía no están disponibles.

Descargas

Publicado

08-09-2025

Evento

Sección

Energía: transición, eficiencia y seguridad
Estadísticas de artículo
Vistas de resúmenes
Vistas de PDF
Descargas de PDF
Vistas de HTML
Otras vistas
QR Code
Crossref Cited-by logo