Resumen

Se presenta el modelado termodinámico computacional del ciclo solar termoquímico de división de agua (Tb-WS) en dos pasos basado en óxido de terbio. El primer paso del ciclo Tb-WS implica la reducción térmica de TbO2 en Tb y O2, mientras que el segundo paso corresponde a la producción de H2 a través de la oxidación de Tb por la reacción de división de agua. Las composiciones de equilibrio asociadas a los pasos de reducción térmica y desdoblamiento de agua se determinaron mediante simulaciones HSC. Se examinaron en detalle la influencia de la presión parcial de oxígeno en el gas inerte sobre la reducción térmica de TbO2 y el efecto de la temperatura de división del agua (TL) sobre la energía libre de Gibbs relacionada con la etapa de producción de H2. La eficiencia del ciclo (ηcycle) y la conversión de energía solar en combustible (ηsolar-to-fuel) del ciclo Tb-WS se determinaron realizando el análisis termodinámico de segunda ley. Los resultados obtenidos indican que ηcycle y ηsolar-to-fuel aumentan con la disminución de la presión parcial de oxígeno en el gas inerte de lavado y la temperatura de reducción térmica (TH). También se observó que la recuperación del calor liberado por el reactor de división de agua y la unidad de enfriamiento mejora aún más la eficiencia del reactor solar. A TH=2280 K, aplicando un 60% de recuperación de calor, se obtiene un ηciclo máximo de 39,0 y ηsolar-a-combustible de 47,1 en el ciclo Tb-WS.

• Materias:Energía solar Fotoquímica Fotocatálisis Nanoestructuras Efecto fotoeléctrico
• Subjects:Solar energy Photochemistry Photocatalysis Nanostructures Photoelectric effect
• Palabras claves:ciclo ws, reducción térmica, ηsolar, presión parcial, desdoblamiento termoquímico solar del agua, etapa de producción de h2, modelado termodinámico computacional, conversión de la energía del combustible, eficiencia del reactor solar, temperatura de reducción térmica
• Keywords:ws cycle, thermal reduction, ηsolar, partial pressure, solar thermochemical water splitting, h2 production step, computational thermodynamic modeling, fuel energy conversion, solar reactor efficiency, thermal reduction temperature