@ -157,9 +157,9 @@ Una vez concluida cada ronda, se obtiene una tabla de resultados como la mostrad
| 3 | 3.5 V | 3.2 V | 0.25 A | 0.28 A | 15 Ω | 30 °C |
| … | … | … | … | … | … | … |
# 3. Resultados y Discusión *aquí*
# 3. Resultados y Discusión
La @tbl:ejem_ronda muestra algunos de los datos obtenidos durante la Ronda A correspondiente al *Experimento 1*. Por motivos de claridad, no se incluyen todos los valores registrados durante la prueba.
La @tbl:ejem_ronda muestra algunos de los datos obtenidos durante la *Ronda A* correspondiente al *Experimento 1*.
: Tabla representativa de datos de la RONDA-A-20251121 del Experimento 1. {#tbl:ejem_ronda}
@ -172,13 +172,7 @@ La @tbl:ejem_ronda muestra algunos de los datos obtenidos durante la Ronda A cor
| 30 | 3.0 V | 2.724 V | 1.064797 A | 1.395 A | 2.56 | 22.41 |
| 35 | 3.5 V | 3.073 V | 1.761034 A | 2.07 A | 1.75 | 23.55 |
<!--
NOTA:
- Esta tabla es representativa.
- Markdown no permite notas al pie ni captions complejos en tablas.
-->
Una vez obtenidos los datos experimentales, se realizó un procesamiento para comparar el comportamiento de las variables durante las cuatro rondas de cada experimento. Las Figuras @fig:v_vs_i_exp1 y @fig:v_vs_i_exp2 muestran una comparación entre las curvas voltaje–corriente en los electrodos correspondientes a los *Experimentos 1* y *2*.
Una vez obtenidos los datos experimentales, se procesaron y organizaron para comparar la evolución de las variables a lo largo de las cuatro rondas de caracterización de cada experimento. Las Figuras @fig:v_vs_i_exp1 y @fig:v_vs_i_exp2 presentan la superposición de las cuatro curvas voltaje–corriente (V–I) correspondientes a las rondas de Experimentos 1 y 2, respectivamente, lo que permite evaluar la reproducibilidad entre rondas y las diferencias globales entre experimentos.
::: {#fig:VI-comp}
{#fig:v_vs_i_exp1 width=70%}
@ -186,12 +180,6 @@ Una vez obtenidos los datos experimentales, se realizó un procesamiento para co
{#fig:v_vs_i_exp2 width=70%}
:::
<!--
LIMITACIÓN MARKDOWN:
- No existe subfiguras (a), (b) nativas.
- El agrupamiento visual se resolverá con Pandoc o LaTeX final.
-->
En la @fig:v_vs_r_2_5_exp1 y @fig:v_vs_r_2_5_exp2 se presenta una comparación entre el voltaje y la resistencia eléctrica en una ventana de análisis comprendida entre $2.5 V$ y $5 V$ para los *Experimentos 1* y *2*. Este rango se selecciona debido a que, al inicio del estudio, la ausencia de flujo de corriente provoca valores de resistencia muy elevados que dificultan la visualización del comportamiento dinámico del sistema.
::: {#fig:VR-comp-2_5}
@ -222,44 +210,40 @@ Finalmente, se realizó una comparación conjunta entre corriente, resistencia y
### 3.1.1 Análisis de Voltaje y Corriente en los Electrodos
Diversos estudios reportan que el inicio del flujo de corriente en sistemas de electrólisis alcalina ocurre dentro del rango de $1.1 V$ a $1.3 V$ [@ref43,@ref37,@ref42], comportamiento que se observa de manera consistente en las cuatro rondas de ambos experimentos. No obstante, el inicio visible de la separación de hidrógeno y oxígeno se presenta alrededor de $1.8 V$ a $1.9 V$, mostrando una adecuada reproducibilidad experimental.
Diversos estudios reportan que el inicio del flujo de corriente en sistemas de electrólisis alcalina ocurre dentro del rango de $1.1 V$ a $1.3 V$ [@ref43,@ref37,@ref42], comportamiento que se observa de manera consistente en las cuatro rondas de ambos experimentos. No obstante, el inicio visible de la separación de hidrógeno y oxígeno se presenta entre $1.8 V$ y $1.9 V$, mostrando una adecuada reproducibilidad experimental.
A partir de este rango de voltaje, la corriente en los electrodos presenta una tendencia creciente, aunque con diferencias significativas entre rondas consecutivas. Estas diferencias se atribuyen a la degradación progresiva de los electrodos y del electrolito, ya que ambos componentes se mantuvieron constantes durante cada experimento. En el *Experimento 1* se registraron diferencias promedio de corriente superiores a $90 mA$ entre la *RONDA A-20251121* y *RONDA A-20251123*, alcanzando picos cercanos a $274 mA$. En el *Experimento 2*, estas diferencias entre las rondas *RONDA A-20251123* y *RONDA C-20251124* fueron aún mayores, con promedios cercanos a $250 mA$ y valores máximos superiores a $560 mA$.
A partir de este rango de voltaje, la corriente en los electrodos aumenta de forma marcada; sin embargo, se observan diferencias apreciables entre rondas consecutivas. Dado que en cada experimento se mantuvieron constantes el par de electrodos y el electrolito, estas variaciones se asocian con cambios progresivos inducidos por la operación, compatibles con un proceso de acondicionamiento y/o degradación del sistema (electrodos–electrolito) conforme avanza la caracterización.
### 3.1.2 Análisis de Resistencia y Voltaje en los Electrodos
En el Experimento 1, la comparación entre RONDA A-20251121 y RONDA A-20251123 arrojó diferencias promedio de corriente superiores a $90\ \mathrm{mA}$, con incrementos puntuales que alcanzaron valores cercanos a $274\ \mathrm{mA}$. En el Experimento 2, las diferencias entre RONDA A-20251123 y RONDA C-20251124 fueron aún mayores, con promedios cercanos a $250\ \mathrm{mA}$ y máximos superiores a $560\ \mathrm{mA}$. En conjunto, estos desplazamientos entre curvas V–I evidencian que el punto de operación para un mismo voltaje no permanece invariante entre rondas, lo que respalda la necesidad de estimar parámetros equivalentes (como la resistencia aparente/instantánea) para cuantificar la evolución del estado del electrolizador a lo largo del uso.
La resistencia eléctrica se calculó a partir de la Ley de Ohm. @eq:ley_ohm :
$$
R = \frac{V}{I}
$${#eq:ley_ohm}
### 3.1.2 Análisis de Resistencia y Voltaje en los Electrodos
<!--
LIMITACIÓN MARKDOWN:
- Numeración de ecuaciones no disponible.
-->
La resistencia eléctrica se calculó a partir de la ley de Ohm. @eq:ley_ohm :
$$ R = \frac{V}{I}$$ {#eq:ley_ohm}
Al inicio del estudio, la ausencia de corriente produce valores elevados de resistencia. Una vez superada la barrera de conducción y comenzada la generación de gas, la resistencia presenta una caída abrupta. En el *Experimento 1*, en el valor de la resistencia correspondientes a la *RONDA A-20251121* dentro del rango de $1.8 V$ a $2.5 V$, se observó una reducción del $99.77 \%$, mientras que en el Experimento 2 la reducción en la *RONDA A-20251123* fue del $99.76 \%$, lo que indica un comportamiento similar entre ambos casos.
Al inicio del estudio, cuando la corriente es prácticamente nula, el cociente $R=V/I$ tiende a valores muy elevados, lo que se refleja en resistencias aparentes altas. Una vez superada la región de conducción y al iniciar de manera observable la generación de gas, la resistencia aparente presenta una caída abrupta. En el Experimento 1, para la RONDA A-20251121 y dentro del intervalo de $1.8$ a $2.5\ \mathrm{V}$, se observó una reducción del $99.77%$; de forma comparable, en el Experimento 2 la RONDA A-20251123 mostró una reducción del $99.76%$ en el mismo rango, lo que sugiere un comportamiento consistente entre ambos casos.
Aunque la @fig:v_vs_r_2_5_exp1 y @fig:v_vs_r_2_5_exp2 sugieren una estabilización aparente de la resistencia, el análisis detallado dentro del rango de $3.5 V$ a $5 V$ revela diferencias significativas entre la primera y la última ronda. En el *Experimento 1* se registró una diferencia promedio de $23.63 mΩ$, mientras que en el *Experimento 2* esta variación alcanzó valores promedio de $145.56 mΩ$.
Aunque las Figuras@fig:v_vs_r_2_5_exp1 y @fig:v_vs_r_2_5_exp2 sugieren una estabilización aparente de la resistencia en la región de operación, un análisis detallado del intervalo de $3.5$ a $5.0\ \mathrm{V}$ evidencia diferencias consistentes entre la primera y la última ronda. En el Experimento 1 se obtuvo una diferencia promedio de $23.63\ \mathrm{m}\Omega$, mientras que en el Experimento 2 la variación promedio alcanzó $145.56\ \mathrm{m}\Omega$. Aunque estos valores podrían parecer pequeños en magnitud, se traducen en cambios de voltaje/corriente significativos y, por tanto, en variaciones claramente detectables en un mismo punto de polarización. En consecuencia, la “convergencia” visual de $R$ no implica invarianza del sistema: incluso desviaciones de milióhms capturan cambios eléctricos significativos entre rondas, particularmente pronunciados en el segundo experimento.
### 3.1.3 Análisis de Corriente, Resistencia y Temperatura
Estudios previos reportan que el aumento de la temperatura del electrolito favorece el flujo de corriente y reduce la resistencia del sistema [@ref52,@ref43,@ref42]. Este comportamiento se observa claramente en la @fig:vrit_exp1 y @fig:vrit_exp2, donde la resistencia disminuye conforme se incrementa la temperatura.
Estudios previos reportan que el aumento de la temperatura del electrolito favorece el flujo de corriente y reduce la resistencia del sistema [@ref52,@ref43,@ref42]. Este comportamiento se observa claramente en las figuras@fig:vrit_exp1 y @fig:vrit_exp2, donde la resistencia disminuye a medida que aumenta la temperatura.
En el *Experimento 1*, la resistencia se redujo de $1.75 Ω$ a $0.95 Ω$, lo que representa una disminución del $45.68 \%$, acompañada de un incremento de temperatura de $8.58 °C$. En el *Experimento 2*, la resistencia disminuyó de $1.39 Ω$ a $0.77 Ω$, equivalente a una reducción del $44.95 \%$, con un incremento térmico de $8.96 °C$. La similitud de estos resultados confirma una adecuada reproducibilidad experimental.
En el *Experimento 1*, la resistencia se redujo de $1.75 Ω$ a $0.95 Ω$, lo que representa una disminución del $45.68 \%$, acompañada de un incremento de la temperatura de $8.58 °C$. En el *Experimento 2*, la resistencia disminuyó de $1.39 Ω$ a $0.77 Ω$, equivalente a una reducción del $44.95 \%$, con un incremento térmico de $8.96 °C$. La similitud de estos resultados confirma la adecuada reproducibilidad experimental.
# 4. Conclusiones
El presente trabajo permitió analizar de manera sistemática la variación de la resistencia eléctrica en una celda de electrólisis alcalina mediante el estudio de curvas de polarización $V-I$, empleando una instrumentación de alta resolución y un esquema de adquisición automatizado. A partir de los resultados obtenidos, se evidenció que el monitoreo continuo de variables eléctricas fundamentales constituye una herramienta efectiva para evaluar el comportamiento dinámico del sistema bajo condiciones reales de operación.
El presente trabajo permitió analizar de manera sistemática la variación de la resistencia eléctrica en una celda de electrólisis alcalina mediante el estudio de curvas de polarización $V$–$I$, empleando instrumentación de alta resolución y un esquema de adquisición automatizado. A partir de los resultados obtenidos, se evidenció que el monitoreo continuo de variables eléctricas fundamentales constituye una herramienta efectiva para evaluar el comportamiento dinámico del sistema en condiciones reales de operación.
El análisis de las curvas $V-I$ en los electrodos mostró una alta reproducibilidad en el voltaje de activación del sistema, identificándose consistentemente el inicio del flujo de corriente dentro del rango de $1.1 V$ a $1.3 V$, y una generación de gas claramente observable a partir de $1.8 V$ a $1.9 V$ en todas las rondas correspondientes a los *Experimentos 1* y *2* (Figura 4a y 4b). No obstante, a partir de este punto se observaron diferencias significativas en la magnitud de la corriente entre rondas consecutivas. Estas variaciones, que alcanzaron diferencias máximas superiores a $500 mA$ entre rondas, evidencian el efecto acumulativo de la degradación de los componentes del sistema sobre su capacidad de conducción eléctrica.
El análisis de las curvas $V-I$ mostró una alta reproducibilidad en el voltaje de activación del sistema, identificándose de manera consistente el inicio del flujo de corriente dentro del rango de $1.1 V$ a $1.3 V$, y una generación de gas claramente observable a partir de $1.8 V$ a $1.9 V$ en todas las rondas correspondientes a los *Experimentos 1* y *2* (Figuras 4a y 4b). No obstante, a partir de este punto se observaron diferencias significativas en la magnitud de la corriente entre rondas consecutivas. Estas variaciones, que alcanzaron diferencias máximas superiores a $500 mA$ entre rondas, evidencian el efecto acumulativo de la degradación de los componentes del sistema sobre su capacidad de conducción eléctrica.
El comportamiento de la resistencia eléctrica calculada mediante la *Ley de Ohm* confirmó una caída abrupta una vez superada la barrera de conducción, registrándose reducciones superiores al $99.7\%$ dentro del rango de $1.8 V$ a $2.5 V$ en ambos experimentos. Este fenómeno refleja el cambio de régimen previo a la electrólisis activa hacia una condición dominada por procesos electroquímicos y pérdidas óhmicas más controladas. Sin embargo, aunque las gráficas globales sugieren una aparente estabilización de la resistencia a voltajes superiores, el análisis detallado en el rango de $3.5 V$ a $5 V$ (Figura 6a y 6b) permitió identificar variaciones sutiles pero significativas entre rondas, con diferencias promedio del orden de decenas a cientos de mili-ohms, asociadas al desgaste progresivo de electrodos y a cambios en el electrolito.
El comportamiento de la resistencia eléctrica, calculada mediante la Ley de Ohm, confirmó una caída abrupta al superar la barrera de conducción, registrándose reducciones superiores al $99.7%$ dentro del rango de $1.8,\text{V}$ a $2.5,\text{V}$ en ambos experimentos. Este resultado refleja la transición desde un régimen previo a la electrólisis activa hacia una condición dominada por procesos electroquímicos, en la que las pérdidas óhmicas adquieren un comportamiento más controlado. Aunque las gráficas globales sugieren una aparente estabilización de la resistencia a voltajes superiores, el análisis detallado en el rango de $3.5,\text{V}$ a $5,\text{V}$ (**Figuras 6a y 6b**) permite identificar variaciones sutiles pero relevantes entre rondas, con diferencias promedio del orden de decenas a cientos de mili-ohms, atribuibles al desgaste progresivo de los electrodos y a cambios en las condiciones del electrolito.
Asimismo, la evaluación conjunta de resistencia, corriente y temperatura evidenció una relación inversa clara entre la resistencia eléctrica y el incremento térmico del electrolito (Figura 7a y 7b). En ambos experimentos se observó una disminución cercana al $45 \%$ en la resistencia dentro de la ventana de análisis seleccionada, acompañada por un incremento térmico aproximado de $9 °C$, lo que confirma que el aumento de temperatura favorece la conductividad del medio. La similitud de estos resultados entre experimentos demuestra una adecuada reproducibilidad del sistema y válida la metodología experimental empleada.
Asimismo, la evaluación conjunta de resistencia, corriente y temperatura evidenció una relación inversa clara entre la resistencia eléctrica y el incremento térmico del electrolito (Figura 7a y 7b). En ambos experimentos se observó una disminución cercana al $45 \%$ de la resistencia dentro de la ventana de análisis seleccionada, acompañada de un incremento térmico de aproximadamente $9 °C$, lo que confirma que el aumento de la temperatura favorece la conductividad del medio. La similitud de estos resultados entre experimentos demuestra una adecuada reproducibilidad del sistema y valida la metodología experimental empleada.
En conjunto, los resultados obtenidos confirman que la resistencia eléctrica puede utilizarse como un indicador indirecto del estado de la celda y de su degradación progresiva durante la operación. El enfoque propuesto, basado en el análisis de curvas de polarización y en la medición directa de variables eléctricas, ofrece una alternativa práctica y funcional para el diagnóstico y seguimiento de celdas de electrólisis alcalina en condiciones reales. Finalmente, este trabajo sienta las bases para el desarrollo de estrategias futuras de monitoreo en tiempo real, control adaptativo y optimización energética orientada a mejorar el desempeño y la vida útil de sistemas de producción de hidrógeno.
En conjunto, los resultados obtenidos confirman que la resistencia eléctrica puede utilizarse como indicador indirecto del estado de la celda y de su degradación progresiva durante la operación. El enfoque propuesto, basado en el análisis de curvas de polarización y en la medición directa de variables eléctricas, ofrece una alternativa práctica y funcional para el diagnóstico y seguimiento de celdas de electrólisis alcalina en condiciones reales. Finalmente, este trabajo sienta las bases para el desarrollo de estrategias futuras de monitoreo en tiempo real, control adaptativo y optimización energética, orientadas a mejorar el desempeño y la vida útil de los sistemas de producción de hidrógeno.
