Diseño, construcción y puesta en marcha de un fotoreactor solar para la producción fotocatalítica de hidrógeno

Abstract

La presente investigación tiene como objetivo general diseñar construir y poner en marcha un fotoreactor solar para la producción fotocatalítica de hidrógeno. A partir de la investigación bibliográfica y en base a los requerimientos del equipo se seleccionó como configuración básica para el diseño del fotoreactor la de Colector Parabólico Compuesto (CPC), debido a su posibilidad de captar radiación difusa y a su sencilla adaptación para colectar los gases generados. Se determinó que el material más idóneo para confeccionar la superficie reflectora es el aluminio, debido a su buena reflectividad en los espectros ultravioleta y visible, así mismo el vidrio borosilicado es el mejor material para los tubos absorbedores, dado su bajo costo y su buena absorbancia en el espectro ultravioleta, así como en el visible. Se decidió construir un CPC no concentrador con los tubos orientados de norte a sur, a fin de captar la mayor cantidad de radiación a través del día. La construcción y puesta en marcha del equipo se llevó a cabo en el Centro de Electroquímica y Energía Química de la Universidad de Costa Rica (CELEQ). Como material para la superficie reflectora se empleó una lámina de aluminio donada por la empresa CVG ALUNASA, con un espesor de 0,05 mm. Para los tubos absorbedores se emplearon 8 tubos de vidrio Pyrex¿, con los que se disponía en el CELEQ, con un diámetro interno de 2,190 cm y una longitud de 1,22 m. Además se instaló una bomba de ½ HP (373 W). Las pruebas realizadas en el equipo muestran que todos sus elementos muestran hermeticidad y resistencia hasta una presión de 30 psia (206,85 kPa). El flujo de operación del equipo con la válvula de control de flujo completamente abierta es de 4,196 x 10-4 m3/s. Las pérdidas de radiación debido a las sombras generadas en el sitio que se colocó el equipo son de un 3,8 % anual. No se obtuvo producción alguna de hidrógeno tras probar el equipo con radiación solar...