Optimización basada en modelos de sistemas de electrólisis alcalina para la producción de hidrógeno

Abstract

Actualmente, el hidrógeno juega un papel crucial en la transformación sostenible de los sistemas energéticos. La electrólisis del agua mediante electricidad generada a partir de fuentes de energía renovables se encuentra entre los procesos de producción de hidrógeno más amigables con el medio ambiente. En el presente trabajo, se aborda la optimización simultánea de las dimensiones geométricas y las condiciones de funcionamiento de la celda alcalina. Para ello, se propone optimización determinística, basada en gradientes, de un modelo de programación matemática no lineal (NLP) fundado en primeros principios. En primer lugar, el modelo se valida utilizando dos casos de referencia reportados en la literatura. Luego, se optimizan de manera simultánea las condiciones operativas y las dimensiones geométricas que maximizan la eficiencia de la celda electrolítica. En cuanto a aspectos computacionales, el modelo se implementa en el software General Algebraic Modeling System (GAMS) y se resuelve utilizando el resolvedor CONOPT.