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@ -0,0 +1,418 @@
# Complete Guide to Writing Markdown (.md) Files
## 1. Headers
Use the `#` symbol to create headers. More `#` symbols = smaller headers:
```
# Heading 1 (Main Title)
## Heading 2 (Section)
### Heading 3 (Subsection)
#### Heading 4
##### Heading 5
###### Heading 6
```
---
## 2. Text Formatting
### Bold Text
Use `**text**` or `__text__`:
- **This is bold**
- __This is also bold__
### Italic Text
Use `*text*` or `_text_`:
- *This is italic*
- _This is also italic_
### Bold and Italic
Use `***text***` or `___text___`:
- ***This is bold and italic***
### Strikethrough
Use `~~text~~`:
- ~~This text is crossed out~~
---
## 3. Lists
### Unordered Lists
Use `-`, `*`, or `+`:
```
- Item 1
- Item 2
- Nested item 2.1
- Nested item 2.2
- Item 3
```
### Ordered Lists
Use numbers followed by a period:
```
1. First item
2. Second item
1. Nested item 2.1
2. Nested item 2.2
3. Third item
```
---
## 4. Links and Images
### Hyperlinks
`[Display Text](URL)`
Example: [Visit Google](https://google.com)
### Links with Titles
`[Display Text](URL "Title")`
Example: [Visit Google](https://google.com "Search Engine")
### Images
`![Alt Text](Image URL)`
Example: ![Sample Image](https://via.placeholder.com/150)
---
## 5. Code
### Inline Code
Use backticks `` ` `` for inline code:
Example: Use the `print()` function to display text.
### Code Blocks
Use three backticks `` ``` `` and specify the language:
```python
def hello_world():
print("Hello, World!")
return True
```
```javascript
function helloWorld() {
console.log("Hello, World!");
return true;
}
```
---
## 6. Blockquotes
Use the `>` symbol:
```
> This is a blockquote.
> It can span multiple lines.
>> Nested blockquote
```
Renders as:
> This is a blockquote.
> It can span multiple lines.
---
## 7. Horizontal Lines
Use `---`, `***`, or `___`:
```
---
```
---
## 8. Tables
Use pipes `|` to create tables:
```
| Header 1 | Header 2 | Header 3 |
|----------|----------|----------|
| Cell 1 | Cell 2 | Cell 3 |
| Cell 4 | Cell 5 | Cell 6 |
```
| Header 1 | Header 2 | Header 3 |
|----------|----------|----------|
| Cell 1 | Cell 2 | Cell 3 |
| Cell 4 | Cell 5 | Cell 6 |
---
## 9. Escape Characters
Use backslash `\` to escape special characters:
```
\* This won't be a bullet point
\# This won't be a header
```
---
## 10. Special Elements
### Task Lists
```
- [x] Completed task
- [ ] Incomplete task
- [ ] Another task
```
### Line Breaks
Use two spaces at the end of a line or press Enter twice for a paragraph break.
---
## 11. Best Practices for Article Writing
1. **Use clear hierarchy** - Organize your content with proper heading levels
2. **Keep paragraphs short** - Easier to read on screens
3. **Use lists** - Break down complex information
4. **Add visual breaks** - Use horizontal lines to separate sections
5. **Include code examples** - If your article mentions code, show examples
6. **Link to references** - Provide sources and related content
7. **Use emphasis wisely** - Bold and italic for important terms only
8. **Consistent formatting** - Keep the same style throughout
9. **Proofread** - Check for typos and grammar
10. **Test links** - Make sure all links work
---
## 12. Article Structure Template
Use this template for your article:
```markdown
# Article Title
## Abstract or Introduction
Brief overview of what the article covers.
## 1. First Main Topic
Content here...
### 1.1 Subtopic
More detailed content...
## 2. Second Main Topic
Content here...
## 3. Third Main Topic
Content here...
## Conclusion
Summary and key takeaways...
## References
- [Source 1](URL)
- [Source 2](URL)
```
---
## 13. Mathematical Equations (LaTeX)
Markdown supports LaTeX syntax for mathematical equations. Perfect for scientific and technical articles!
### Inline Equations
Use single dollar signs `$...$` to write equations within text:
```
The famous equation $E = mc^2$ describes energy and mass.
```
Renders as: The famous equation $E = mc^2$ describes energy and mass.
### Display Equations (Centered)
Use double dollar signs `$$...$$` for larger, centered equations:
```
$$E = mc^2$$
```
Renders as:
$$E = mc^2$$
### Greek Letters
```
$$\alpha, \beta, \gamma, \delta, \epsilon, \pi, \sigma, \omega$$
```
### Fractions
```
$$\frac{numerator}{denominator}$$
Example: $$\frac{a + b}{c}$$
```
### Superscript and Subscript
```
$$x^2 + y_1 = z$$
$$a^{2n} + b_{i,j}$$
```
### Square Roots
```
$$\sqrt{x}$$
$$\sqrt[n]{x}$$
```
### Summation and Products
```
$$\sum_{i=1}^{n} x_i$$
$$\prod_{i=1}^{n} x_i$$
```
### Integrals
```
$$\int_0^{\infty} e^{-x} dx$$
$$\int \int_R f(x,y) dA$$
```
### Advanced Examples
**Quadratic Formula:**
```
$$x = \frac{-b \pm \sqrt{b^2 - 4ac}}{2a}$$
```
**Binomial Expansion:**
```
$$(a + b)^n = \sum_{k=0}^{n} \binom{n}{k} a^{n-k} b^k$$
```
**System of Equations:**
```
$$\begin{cases}
x + y = 5 \\
x - y = 1
\end{cases}$$
```
**Matrix:**
```
$$\begin{pmatrix}
a & b \\
c & d
\end{pmatrix}$$
```
---
## 14. Equation References and Numbering
You can create numbered equations and reference them throughout your document. This is essential for academic and technical papers.
### Method 1: Using Equation Environment with Labels
```latex
$$
\begin{equation}
E = mc^2
\label{eq:einstein}
\end{equation}
$$
As shown in equation \eqref{eq:einstein}, energy equals mass times...
```
This creates a numbered equation that you can reference later using `\eqref{eq:einstein}`.
### Method 2: Align Environment (Multiple Equations)
```latex
$$
\begin{align}
x + y &= 5 \label{eq:first} \\
x - y &= 1 \label{eq:second}
\end{align}
$$
From equation \eqref{eq:first} and equation \eqref{eq:second}, we can solve for $x$ and $y$.
```
### Method 3: Step-by-Step Derivation
```latex
$$
\begin{align}
(a + b)^2 &= a^2 + 2ab + b^2 \label{eq:expand} \\
&= a^2 + ab + ab + b^2 \\
&= a(a + b) + b(a + b)
\end{align}
$$
Equation \eqref{eq:expand} shows the binomial expansion.
```
### Referencing Equations
Once you've labeled an equation, reference it using:
- `\eqref{eq:label}` - Shows as: (1), (2), etc.
- `\ref{eq:label}` - Shows just the number without parentheses
### Naming Conventions for Labels
Use descriptive label names:
- `\label{eq:einstein}` - Named after scientist
- `\label{eq:pythagoras}` - For Pythagorean theorem
- `\label{eq:quadratic_formula}` - Descriptive name
- `\label{eq:1}` - Simple numbering (less recommended)
### Complete Example for Your Article
```markdown
## Physics Section
The most important equation in physics is:
$$
\begin{equation}
E = mc^2
\label{eq:mass_energy}
\end{equation}
$$
As Einstein demonstrated in equation \eqref{eq:mass_energy},
the energy of an object is equal to its mass multiplied by the
square of the speed of light.
## Results
Equation \eqref{eq:mass_energy} has been experimentally confirmed...
```
### Tips
1. **Use descriptive labels** - Makes it easier to find references later
2. **Place labels at the end of equations** - `\label{}` should be last
3. **Use consistent naming** - `eq:`, `fig:`, `table:` prefixes help organize
4. **Test references** - Make sure all `\eqref{}` calls match existing labels
5. **Not all markdown viewers support this** - Works best in LaTeX, Jupyter, and some markdown processors
---
## Getting Started
1. Create your `.md` file in any text editor
2. Use the syntax above to format your content
3. Save the file with the `.md` extension
4. You can preview it in VS Code or any markdown viewer
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@ -0,0 +1,591 @@
@inproceedings{ref1,
address = {Ixtapa},
title = {Water electrolysis experimental characterization and numerical model: {Case} of study with three kind of electrodes},
isbn = {978-1-5386-0819-7},
shorttitle = {Water electrolysis experimental characterization and numerical model},
url = {http://ieeexplore.ieee.org/document/8261687/},
doi = {10.1109/ROPEC.2017.8261687},
abstract = {Hydrogen is considered as a reliable energy storage medium for sustainable and renewable energy systems in the future. The production of hydrogen by alkaline electrolysis of water consists of the application of an electric potential that allows separating the H2O in molecular gaseous hydrogen and oxygen particles. Thus, in order to develop more suitable systems the use of models based in the finite element method has been recently explored. However, no especial attention has been paid in the selection of the electrodes material. In this work, a finite element model was developed based in the current distribution theory and Nernst and Butler-Volmer equations. The model and experiments consider three types of electrodes. Finally, the model results and experimental data were compared to observe a disturbing behavior in the equilibrium potencial, this could be attributed to a low reduction potencial in electrodes components. Index Terms—Electrolysis, hydrogen and finite element method.},
language = {en},
urldate = {2026-01-29},
booktitle = {2017 {IEEE} {International} {Autumn} {Meeting} on {Power}, {Electronics} and {Computing} ({ROPEC})},
publisher = {IEEE},
author = {Lopez-Garcia, Nadia A. and Rodriguez-Tapia, Marina E. and Vergara-Hernandez, Hector J. and Chavez-Campos, Gerardo M.},
month = nov,
year = {2017},
pages = {1--4},
file = {PDF:C\:\\Users\\ponce\\Zotero\\storage\\I5DJPC3X\\Lopez-Garcia et al. - 2017 - Water electrolysis experimental characterization and numerical model Case of study with three kind.pdf:application/pdf},
}
@article{ref3,
title = {Optimización basada en modelos de sistemas de electrólisis alcalina para la producción de hidrógeno},
issn = {2683-8818},
url = {https://rtyc.utn.edu.ar/index.php/ajea/article/view/1042},
doi = {10.33414/ajea.1042.2022},
abstract = {Hydrogen plays a crucial role in the sustainable transformation of the energy systems. Water electrolysis using electricity generated from renewable energy sources is among the most environmentally friendly hydrogen production processes. In this paper, model-based simultaneous optimization of the geometric dimensions and operating conditions of an alkaline water electrolyzer is addressed. To this end, a nonlinear mathematical programming (NLP) optimization model, based on first principles, is developed. Gradient-based deterministic optimization is performed. The model is firstly validated using two reference cases reported in the literature. Then, the values of operating conditions and geometric dimensions that maximize cell efficiency are simultaneously optimized. Regarding computational aspects, the model is implemented in General Algebraic Modeling System (GAMS) software and solved using CONOPT solver.},
language = {es},
number = {15},
urldate = {2026-01-29},
journal = {AJEA},
author = {Arpajou, María Candelaria and Mussati, Miguel and Oliva, Diego},
month = oct,
year = {2022},
file = {PDF:C\:\\Users\\ponce\\Zotero\\storage\\AGS68NTJ\\Arpajou et al. - 2022 - Optimización basada en modelos de sistemas de electrólisis alcalina para la producción de hidrógeno.pdf:application/pdf},
}
@phdthesis{ref4,
address = {San Salvador},
title = {{PRODUCCIÓN} {DE} {HIDRÓGENO} {POR} {ELECTRÓLISIS} {DE} {AGUA} {UTILIZANDO} {ENERGÍA} {SOLAR} {Y} {EVALUACIÓN} {DE} {SU} {USO} {COMO} {COMBUSTIBLE} {FUENTE} {DE} {ENERGÍA} {TÉRMICA}},
language = {es},
school = {Universidad del Salvador},
author = {Padilla, Chicas and Abner, Julio and Cruz, Guzmán and Manuel, William},
month = mar,
year = {2021},
file = {PDF:C\:\\Users\\ponce\\Zotero\\storage\\RR4UR64K\\Padilla et al. - PRODUCCIÓN DE HIDRÓGENO POR ELECTRÓLISIS DE AGUA UTILIZANDO ENERGÍA SOLAR Y EVALUACIÓN DE SU USO COM.pdf:application/pdf},
}
@phdthesis{ref5,
address = {Villavicencio},
title = {{EVALUACIÓN} {DE} {LA} {EFICIENCIA} {DE} {PRODUCCIÓN} {DE} {HIDRÓGENO} {VERDE} {MEDIANTE} {ELECTRÓLISIS} {DEL} {AGUA} {CON} {ELECTRODOS} {DE} {BAJO} {COSTO}},
language = {es},
school = {Universitat Santo Tomas},
author = {Vásquez, Ariadna Martínez},
year = {2024},
file = {PDF:C\:\\Users\\ponce\\Zotero\\storage\\SE4AQ2IH\\Vásquez - 2024 - EVALUACIÓN DE LA EFICIENCIA DE PRODUCCIÓN DE HIDRÓGENO VERDE MEDIANTE ELECTRÓLISIS DEL AGUA CON ELEC.pdf:application/pdf},
}
@misc{noauthor_notitle_nodate,
}
@phdthesis{ref2,
address = {Mineral de la Reforma, Hidalgo},
title = {Evaluación de una aleación de {Ni}-{Fe}-{Cr}-{Mo} como electrolizador para la producción de hidrógeno mediante electrólisis del agua},
language = {Español},
school = {Universidad Autonoma del Estado de Hidalgo},
author = {Hernández, Gamaliel},
month = jan,
year = {2024},
file = {PDF:C\:\\Users\\ponce\\Zotero\\storage\\N7KJCLHZ\\Hernández - 2024 - Evaluación de una aleación de Ni-Fe-Cr-Mo como electrolizador para la producción de hidrógeno median.pdf:application/pdf},
}
@inproceedings{ref6,
address = {Mumbai, India},
title = {Experimental {Investigation} using an {On}-{Board} {Dry} {Cell} {Electrolyzer} in a {CI} {Engine} working on {Dual} {Fuel} {Mode}},
volume = {90},
doi = {10.1016/j.egypro.2016.11.187},
publisher = {Energy Procedia},
author = {P.V, Manu and Anoop, Sunil and S., Jayaraj},
month = dec,
year = {2015},
pages = {8},
file = {PDF:C\:\\Users\\ponce\\Zotero\\storage\\A7BP6MU6\\P.V et al. - 2015 - Experimental Investigation using an On-Board Dry Cell Electrolyzer in a CI Engine working on Dual Fu.pdf:application/pdf},
}
@article{ref7,
title = {Impact of expected cost reduction and lifetime extension of electrolysis stacks on hydrogen production costs},
doi = {10.1016/j.ijhydene.2024.08.015},
publisher = {International Journal of Hydrogen Energy},
author = {Roeder, Timo and Rosenstiel, Andreas and Monnerie, Nathalie and Sattler, Christian},
month = aug,
year = {2024},
pages = {10},
file = {PDF:C\:\\Users\\ponce\\Zotero\\storage\\TWTQGR8B\\Roeder et al. - 2024 - Impact of expected cost reduction and lifetime extension of electrolysis stacks on hydrogen producti.pdf:application/pdf},
}
@article{ref9,
address = {Santander, España.},
title = {Steam electrolysis for green hydrogen generation. {State} of the art and research perspective.},
volume = {202},
doi = {10.1016/j.rser.2024.114725},
number = {1364-0321},
journal = {Renewable and Sustainable Energy Reviews},
publisher = {Elsevier Ltd.},
author = {Norman, E.A. and Maestre, V.M. and Ortiz, A. and Ortiz, I.},
month = jul,
year = {2024},
file = {PDF:C\:\\Users\\ponce\\Zotero\\storage\\N5BFJM2E\\Norman et al. - 2024 - Steam electrolysis for green hydrogen generation. State of the art and research perspective..pdf:application/pdf},
}
@article{ref11,
address = {India},
title = {Current-{Voltage} (i-{V}) characteristics of electrolyte-supported ({NiO}-{YSZ}/{NiO}-{SDC}/{ScSZ}/{LSCF}-{GDC}/{LSCF}) solid oxide electrolysis cell during {CO2}/{H2O} co-electrolysis},
volume = {9},
doi = {10.1016/j.chphi.2024.100670},
number = {100670},
journal = {Chemical Physics Impact},
publisher = {Elsevier B.V.},
author = {Shirasangi, Rahulkumar and Lakhanlal and Prasad Dasari, Hari and Saidutta, M.B.},
month = jun,
year = {2024},
file = {PDF:C\:\\Users\\ponce\\Zotero\\storage\\T2HVAG75\\Shirasangi et al. - 2024 - Current-Voltage (i-V) characteristics of electrolyte-supported (NiO-YSZNiO-SDCScSZLSCF-GDCLSCF).pdf:application/pdf},
}
@article{ref12,
address = {Norway},
title = {A novel hybrid analysis and modeling approach applied to aluminum electrolysis process},
volume = {105},
doi = {10.1016/j.jprocont.2021.06.005},
number = {62-77},
journal = {Journal of Process Control},
publisher = {Elsevier Ltd.},
author = {Berg Lundby, Erlend Torje and Rasheed, Adil and Gravdahl, Jan Tommy and Halvorsen, Ivar Johan},
month = jun,
year = {2021},
file = {PDF:C\:\\Users\\ponce\\Zotero\\storage\\XLMYIRWQ\\Berg Lundby et al. - 2021 - A novel hybrid analysis and modeling approach applied to aluminum electrolysis process.pdf:application/pdf},
}
@article{ref13,
address = {Saudi, Arabia},
title = {Hydrogen {Production} by {Water} {Electrolysis}: {A} {Review} of {Alkaline} {Water} {Electrolysis}, {PEM} {Water} {Electrolysis} and {High} {Temperature} {Water} {Electrolysis}},
volume = {4},
issn = {2249-8958},
abstract = {Water electrolysis is a quite old technology started around two centuries back, but promising technology for hydrogen production. This work reviewed the development, crisis and significance, past, present and future of the different water electrolysis techniques. In this work thermodynamics, energy requirement and efficiencies of electrolysis processes are reviewed. Alkaline water electrolysis, polymer electrolysis membrane (PEM) and High temperature electrolysis are reviewed and compared. Low share of water electrolysis for hydrogen production is due to cost ineffective, high maintenance, low durability and stability and low efficiency compare to other available technologies. Current technology and knowledge of water electrolysis are studied and reviewed for where the modifications and development required for hydrogen production. This review paper analyzes the energy requirement, practical cell voltage, efficiency of process, temperature and pressure effects on potential kinetics of hydrogen production and effect of electrode materials on the conventional water electrolysis for Alkaline electrolysis, PEM electrolysis and High Temperature Electrolysis .},
language = {en},
number = {3},
journal = {International Journal of Engineering and Advanced Technology (IJEAT)},
publisher = {Blue Eyes Intelligence Engineering \& Sciences Publication},
author = {Rashid, Mamoon and Mesfer, Mohammed K Al and Naseem, Hamid and Danish, Mohd},
month = feb,
year = {2015},
file = {PDF:C\:\\Users\\ponce\\Zotero\\storage\\56W4CYS8\\Rashid et al. - 2015 - Hydrogen Production by Water Electrolysis A Review of Alkaline Water Electrolysis, PEM Water Electr.pdf:application/pdf},
}
@book{ref14,
address = {Madrid},
edition = {2},
title = {Hidrógeno {Vector} energético de una economía descarbonizada},
isbn = {978-84-09-22546-0},
url = {www.fundacionnaturgy.org},
publisher = {Fundación Naturgy},
author = {Morante, Juan Ramón. and Andreu, Teresa and García, Gotzon and Guilera, Jordi and Taracón, Albert and Torrel, Marc},
file = {PDF:C\:\\Users\\ponce\\Zotero\\storage\\XMLRWSQD\\Morante et al. - Hidrógeno Vector energético de una economía descarbonizada.pdf:application/pdf},
}
@phdthesis{ref15,
address = {Valencia (Spain)},
title = {Electrolizadores de alta temperatura basados en cerámicas protónicas.},
url = {https://riunet.upv.es/handle/10251/147114},
doi = {10.4995/Thesis/10251/147114},
language = {es},
urldate = {2026-01-29},
school = {Universitat Politècnica de València},
author = {Bausá Martínez, Nuria},
month = may,
year = {2020},
file = {PDF:C\:\\Users\\ponce\\Zotero\\storage\\5IZNJNGT\\Bausá Martínez - 2020 - Electrolizadores de alta temperatura basados en cerámicas protónicas..pdf:application/pdf},
}
@article{ref20,
address = {Netherlands},
title = {Impact of power supply fluctuation and part load operation on the efficiency of alkaline water electrolysis},
volume = {560},
issn = {03787753},
url = {https://linkinghub.elsevier.com/retrieve/pii/S0378775323000046},
doi = {10.1016/j.jpowsour.2023.232629},
abstract = {Contrary to traditional electrolysers which operate continuously at their nominal load, future alkaline electrolysers need to be able to operate over a wide load range due to the variability of renewable electricity supply. We have investigated how the residual ripples from thyristor-based power supplies are influenced by the operating load of the system, and how these ripples affect the efficiency of alkaline electrolysers. For this, a simulation tool was developed which combines a six-pulse bridge thyristor rectifier model with closed-loop current control and semi-empirical electrolysis models. The electrolysis models can simulate the potential response to both direct and high amplitude alternating currents for lab-scale and industrial electrolysers. The electrolysis model of the labscale electrolyser was validated with experiments with a square wave current input. The models show that without filters the ripples result in a total system efficiency loss of 1.22.5\% at full load and of 5.610.6\% at a part load of 20\% depending on the type of electrolyser. The implementation of an optimized L-filter suppresses residual ripples and reduces the efficiency losses to 0.5\%0.8\% at full load and to 0.81.2\% at the minimum load.},
language = {en},
urldate = {2026-01-29},
journal = {Journal of Power Sources},
publisher = {Elsevier B.V.},
author = {Amireh, Senan F. and Heineman, Niels N. and Vermeulen, Paul and Barros, Rodrigo Lira Garcia and Yang, Dongsheng and Van Der Schaaf, John and De Groot, Matheus T.},
month = mar,
year = {2023},
pages = {232629},
file = {PDF:C\:\\Users\\ponce\\Zotero\\storage\\GFTHNLNK\\Amireh et al. - 2023 - Impact of power supply fluctuation and part load operation on the efficiency of alkaline water elect.pdf:application/pdf},
}
@article{ref21,
address = {Netherlands},
title = {Alkaline water electrolysis: with or without iron in the electrolyte?},
volume = {42},
issn = {22113398},
shorttitle = {Alkaline water electrolysis},
url = {https://linkinghub.elsevier.com/retrieve/pii/S2211339823000850},
doi = {10.1016/j.coche.2023.100981},
language = {en},
urldate = {2026-01-29},
journal = {Current Opinion in Chemical Engineering},
publisher = {Elsevier Ltd.},
author = {De Groot, Matheus T},
month = dec,
year = {2023},
pages = {100981},
file = {PDF:C\:\\Users\\ponce\\Zotero\\storage\\BSRHPPTA\\De Groot - 2023 - Alkaline water electrolysis with or without iron in the electrolyte.pdf:application/pdf},
}
@article{ref22,
title = {Effect of voltage elevation on cost and energy efficiency of power electronics in water electrolyzers},
volume = {574},
doi = {10.1016/j.powsour.2023.233108},
number = {233108},
journal = {Journal of Power Sources},
publisher = {Elsevier B.V.},
author = {Hysa, Galdi and Ruuskanen, Vesa and Kosonen, Antti and Niemela, Markku and Aarniovuori, Lassi},
month = may,
year = {2023},
file = {PDF:C\:\\Users\\ponce\\Zotero\\storage\\54NDGJ4N\\Hysa et al. - 2023 - Effect of voltage elevation on cost and energy efficiency of power electronics in water electrolyzer.pdf:application/pdf},
}
@article{ref24,
title = {Hydrogen production via electrolysis: {Operando} monitoring and analyses},
volume = {3},
issn = {26671093},
shorttitle = {Hydrogen production via electrolysis},
url = {https://linkinghub.elsevier.com/retrieve/pii/S2667109323001161},
doi = {10.1016/j.checat.2023.100601},
abstract = {For deep decarbonization, pressure is on to develop better green hydrogen energy sources with higher efficiency, extended durability, and lower cost. Electrolysis is very promising for green hydrogen production, yet several challenges need to be overcome. Operando techniques can offer in situ monitoring and real-time observation of water electrolysis, including reaction mechanisms, structural changes, ionic conductivity, transport properties, and degradation mechanisms. We first discuss the current progress in operando analysis of electrolysis for hydrogen production and provide an overview of recent advances in radiography and tomography techniques: infrared, Raman, X-ray absorption, photoelectron, and electrochemical impedance spectroscopy methods. Next, operational principles; temporal, spatial, and spectral ranges; and limitations in operando monitoring and analyses are presented. Furthermore, reactions and mechanisms that occur in these systems, and resultant system durability, are reviewed. Finally, we recommend future directions in operando characterization for enhancing live monitoring of reactions, transport phenomena, and degradation mechanisms in hydrogen production.},
language = {en},
number = {5},
urldate = {2026-01-29},
journal = {Chem Catalysis},
publisher = {CellPress},
author = {Kaplan, Begüm Yarar and Kırlıoğlu, Ahmet Can and Alinezhadfar, Mohammad and Zabara, Mohammed Ahmed and Mojarrad, Naeimeh Rajabalizadeh and Iskandarani, Bilal and Yürüm, Alp and Ozkan, Cengiz Sinan and Ozkan, Mihrimah and Gürsel, Selmiye Alkan},
month = may,
year = {2023},
pages = {100601},
file = {PDF:C\:\\Users\\ponce\\Zotero\\storage\\P5PED3I9\\Kaplan et al. - 2023 - Hydrogen production via electrolysis Operando monitoring and analyses.pdf:application/pdf},
}
@article{ref25,
title = {Understanding the reaction mechanism of {Kolbe} electrolysis on {Pt} anodes},
volume = {2},
issn = {26671093},
url = {https://linkinghub.elsevier.com/retrieve/pii/S2667109322001099},
doi = {10.1016/j.checat.2022.02.014},
abstract = {Kolbe electrolysis has been proposed as an efficient electro-oxidation process to synthesize (un)symmetrical dimers from biomassbased carboxylic acids, but its mechanism remains controversial. In this work, we develop a microkinetic model based on density functional theory to study the reaction mechanism of Kolbe electrolysis of acetic acid (CH3COOH) on both pristine and partially oxidized Pt anodes. We show that the shift in the rate-determining step of the oxygen evolution reaction (OER) on a Pt(111)@a-PtO2 surface from OH* formation to H2O adsorption gives rise to large Tafel slopes, i.e., the inflection zones observed experimentally at high anodic potentials on Pt. Our simulations find that the CH3COO* decarboxylation and CH3* dimerization steps determine the activity of the Kolbe reaction. This work resolves major controversies in the mechanism of Kolbe electrolysis on Pt anodes: the origin of the inflection zone and the identity of the rate-limiting step.},
language = {en},
number = {5},
urldate = {2026-01-29},
journal = {Chem Catalysis},
publisher = {CellPress},
author = {Liu, Sihang and Govindarajan, Nitish and Prats, Hector and Chan, Karen},
month = may,
year = {2022},
pages = {1100--1113},
file = {PDF:C\:\\Users\\ponce\\Zotero\\storage\\YM72PY3W\\Liu et al. - 2022 - Understanding the reaction mechanism of Kolbe electrolysis on Pt anodes.pdf:application/pdf},
}
@article{ref29,
title = {Impact of power supply fluctuation and part load operation on the efficiency of alkaline water electrolysis},
volume = {560},
issn = {03787753},
url = {https://linkinghub.elsevier.com/retrieve/pii/S0378775323000046},
doi = {10.1016/j.jpowsour.2023.232629},
abstract = {Contrary to traditional electrolysers which operate continuously at their nominal load, future alkaline electrolysers need to be able to operate over a wide load range due to the variability of renewable electricity supply. We have investigated how the residual ripples from thyristor-based power supplies are influenced by the operating load of the system, and how these ripples affect the efficiency of alkaline electrolysers. For this, a simulation tool was developed which combines a six-pulse bridge thyristor rectifier model with closed-loop current control and semi-empirical electrolysis models. The electrolysis models can simulate the potential response to both direct and high amplitude alternating currents for lab-scale and industrial electrolysers. The electrolysis model of the labscale electrolyser was validated with experiments with a square wave current input. The models show that without filters the ripples result in a total system efficiency loss of 1.22.5\% at full load and of 5.610.6\% at a part load of 20\% depending on the type of electrolyser. The implementation of an optimized L-filter suppresses residual ripples and reduces the efficiency losses to 0.5\%0.8\% at full load and to 0.81.2\% at the minimum load.},
language = {en},
urldate = {2026-01-29},
journal = {Journal of Power Sources},
author = {Amireh, Senan F. and Heineman, Niels N. and Vermeulen, Paul and Barros, Rodrigo Lira Garcia and Yang, Dongsheng and Van Der Schaaf, John and De Groot, Matheus T.},
month = mar,
year = {2023},
pages = {232629},
file = {PDF:C\:\\Users\\ponce\\Zotero\\storage\\TUMYCRF9\\Amireh et al. - 2023 - Impact of power supply fluctuation and part load operation on the efficiency of alkaline water elect.pdf:application/pdf},
}
@article{ref31,
title = {An {Investigation} into the {Electrical} {Impedance} of {Water} {Electrolysis} {Cells} - {With} a {View} to {Saving} {Energy}},
volume = {7},
issn = {14523981},
url = {https://linkinghub.elsevier.com/retrieve/pii/S1452398123139691},
doi = {10.1016/S1452-3981(23)13969-1},
language = {en},
number = {4},
urldate = {2026-01-29},
journal = {International Journal of Electrochemical Science},
author = {Mazloomi, Kaveh and Sulaiman, Nasri B. and Moayedi, Hossein},
month = apr,
year = {2012},
pages = {3466--3481},
file = {PDF:C\:\\Users\\ponce\\Zotero\\storage\\LKC3KDCX\\Mazloomi et al. - 2012 - An Investigation into the Electrical Impedance of Water Electrolysis Cells - With a View to Saving E.pdf:application/pdf},
}
@article{ref32,
title = {An analytic equation for single cell electrochemical impedance spectroscopy with a dependence on cell position},
volume = {13},
issn = {2158-3226},
url = {https://pubs.aip.org/adv/article/13/9/095315/2911502/An-analytic-equation-for-single-cell},
doi = {10.1063/5.0166409},
abstract = {An analytic equation for electrochemical impedance of a single-cell measured with a microelectrode is presented. A previously reported equation had a practical problem that it is valid only when the microelectrode resides at the center of the cell under test. In this work, we propose a new analytic equation incorporating dependence on the cell position and confirmed its effectiveness by numerical simulation. Comparisons show that our proposed equation gives excellent agreement with the simulated impedance values. Discrepancies between the results from our equation and numerical simulation are suppressed within 13\%, which is a dramatic reduction from the previously reported discrepancy of 58\%. The proposed analytic equation is expected to enable more accurate analysis in actual cell experiments.},
language = {en},
number = {9},
urldate = {2026-01-29},
journal = {AIP Advances},
author = {Sugahara, Yusuke and Uno, Shigeyasu},
month = sep,
year = {2023},
pages = {095315},
file = {PDF:C\:\\Users\\ponce\\Zotero\\storage\\5DWWFV3X\\Sugahara and Uno - 2023 - An analytic equation for single cell electrochemical impedance spectroscopy with a dependence on cel.pdf:application/pdf},
}
@article{ref33,
title = {Equivalent {Circuit} and {Continuum} {Modeling} of the {Impedance} of {Electrolyte}-{Filled} {Pores}},
volume = {2},
issn = {2768-5608},
url = {https://link.aps.org/doi/10.1103/PRXEnergy.2.043006},
doi = {10.1103/PRXEnergy.2.043006},
language = {en},
number = {4},
urldate = {2026-01-29},
journal = {PRX Energy},
author = {Pedersen, Christian and Aslyamov, Timur and Janssen, Mathijs},
month = oct,
year = {2023},
pages = {043006},
file = {PDF:C\:\\Users\\ponce\\Zotero\\storage\\D9IJA92Q\\Pedersen et al. - 2023 - Equivalent Circuit and Continuum Modeling of the Impedance of Electrolyte-Filled Pores.pdf:application/pdf},
}
@article{ref34,
title = {An analytical formula for determining the electrical impedance between a single adherent cell and sensor substrate},
volume = {61},
issn = {0021-4922, 1347-4065},
url = {https://iopscience.iop.org/article/10.35848/1347-4065/ac9877},
doi = {10.35848/1347-4065/ac9877},
abstract = {Abstract
An analytical formula for the electrical impedance between an adherent living cell and a sensor substrate measured using a microelectrode is presented for the first time. Previously-reported formula has been applicable only for the case where many cells are on a large electrode. In contrast, our formula is valid even when a microelectrode smaller than the cell-size is underneath the cell, which is often the case for the state-of-the-art single-cell analysis. Numerical simulations for verifying the accuracy of our formula reveals that the discrepancies between the theoretical impedances calculated by our formula and numerical simulation results are negligibly small. Our formula will be useful for describing cell-substrate impedance properties in equivalent circuit model analysis or sensor design optimizations.},
language = {en},
number = {11},
urldate = {2026-01-29},
journal = {Japanese Journal of Applied Physics},
author = {Shiozawa, Masataka and Uno, Shigeyasu},
month = nov,
year = {2022},
pages = {117001},
file = {PDF:C\:\\Users\\ponce\\Zotero\\storage\\CY3I5E8M\\Shiozawa and Uno - 2022 - An analytical formula for determining the electrical impedance between a single adherent cell and se.pdf:application/pdf},
}
@article{ref35,
title = {Experimental study of alkaline water electrolyzer performance and frequency behavior under high frequency dynamic operation},
volume = {67},
issn = {03603199},
url = {https://linkinghub.elsevier.com/retrieve/pii/S0360319924013545},
doi = {10.1016/j.ijhydene.2024.04.093},
abstract = {Industrial water electrolyzers mainly use old thyristor-based rectifiers to obtain the DC current required to run because of the low voltage level and high current requirements of the processes. These rectifiers cause significant ripple in the electrolyzer input current, leading to dynamic operation of the electrolyzer. Even though industrial-scale water electrolyzers are operated under such dynamic conditions, the effect on the electrolyzer performance is not well explored. In this study, current measurements from an industrial alkaline electrolyzer plant were used to define the common current ripple amplitude and frequency caused by the thyristor-based rectification. Based on the parameters obtained, laboratory measurements were conducted using an alkaline water electrolyzer to define the power losses incurred at various ripple amplitudes and frequencies. Additionally, the linearization of the electrolyzer currentvoltage behavior as a function of frequency was studied using two electrode sets made of different materials. The laboratory measurements carried out in the study show that the ripple amplitude has a significant effect on increasing the losses, whereas the ripple frequency counteracts this. Thus, dynamic operation can have a large impact on losses, especially at partial loads, where the ripple current amplitudes increase significantly when using thyristor rectifiers. Lastly, the frequencies where the electrolyzer starts to behave linearly were observed to be at 68 Hz with the first electrode set and at 5 Hz with the second one. The considerable difference between the electrode sets indicates that the electrode materials and microstructure play a significant role in defining the electrolyzer frequency behavior. Because common thyristor-based power delivery systems operate at 300 Hz or 600 Hz, the results also imply that when modeling these systems, a linear model can be used for the electrolyzer to simplify the simulation.},
language = {en},
urldate = {2026-01-29},
journal = {International Journal of Hydrogen Energy},
author = {Järvinen, Lauri and Puranen, Pietari and Ruuskanen, Vesa and Kosonen, Antti and Kauranen, Pertti and Ahola, Jero and Chatzichristodoulou, Christodoulos},
month = may,
year = {2024},
pages = {50--61},
file = {PDF:C\:\\Users\\ponce\\Zotero\\storage\\F8EGRG5H\\Järvinen et al. - 2024 - Experimental study of alkaline water electrolyzer performance and frequency behavior under high freq.pdf:application/pdf},
}
@book{ref36,
address = {New York},
edition = {2nd ed},
title = {Electrochemical methods: fundamentals and applications},
isbn = {978-0-471-04372-0},
shorttitle = {Electrochemical methods},
language = {en},
publisher = {Wiley},
author = {Bard, Allen J. and Faulkner, Larry R.},
year = {2001},
keywords = {Electrochemistry},
file = {36_Electrochemical Methods - Fundamentals and Applns 2nd ed - A. Bard, L. Faulkner (Wiley, 2001) WW:C\:\\Users\\ponce\\Zotero\\storage\\H6W2ZQ99\\Bard and Faulkner - 2001 - Electrochemical methods fundamentals and applications.pdf:application/pdf},
}
@book{ref37,
address = {New York},
edition = {8},
title = {Physical {Chemistry}},
isbn = {0-7167-8759-8},
language = {English},
publisher = {W.H. Freeman},
author = {Atkins, Peter and De Paula, Julio},
file = {PDF:C\:\\Users\\ponce\\Zotero\\storage\\BMIM6GLC\\Atkins and De Paula - Physical Chemistry.pdf:application/pdf},
}
@article{ref38,
title = {Hydrogen production by water electrolysis technologies: {A} review},
volume = {20},
issn = {25901230},
shorttitle = {Hydrogen production by water electrolysis technologies},
url = {https://linkinghub.elsevier.com/retrieve/pii/S2590123023005534},
doi = {10.1016/j.rineng.2023.101426},
abstract = {Hydrogen as an energy source has been identified as an optimal pathway for mitigating climate change by combining renewable electricity with water electrolysis systems. Proton exchange membrane (PEM) technology has received a substantial amount of attention because of its ability to efficiently produce high-purity hydrogen while minimising challenges associated with handling and maintenance. Another hydrogen generation technology, alkaline water electrolysis (AWE), has been widely used in commercial hydrogen production applications. Anion exchange membrane (AEM) technology can produce hydrogen at relatively low costs because the noble metal catalysts used in PEM and AWE systems are replaced with conventional low-cost electrocatalysts. Solid oxide electrolyzer cell (SOEC) technology is another electrolysis technology for producing hydrogen at relatively high conversion efficiencies, low cost, and with low associated emissions. However, the operating temperatures of SOECs are high which necessitates long startup times. This review addresses the current state of technologies capable of using impure water in water electrolysis systems. Commercially available water electrolysis systems were extensively discussed and compared. The technical barriers of hydrogen production by PEM and AEM were also investigated. Furthermore, commercial PEM stack electrolyzer performance was evaluated using artificial river water (soft water). An integrated system approach was recommended for meeting the power and pure water demands using reversible seawater by combining renewable electricity, water electrolysis, and fuel cells. AEM performance was considered to be low, requiring further developments to enhance the membranes lifetime.},
language = {en},
urldate = {2026-01-29},
journal = {Results in Engineering},
author = {El-Shafie, Mostafa},
month = dec,
year = {2023},
pages = {101426},
file = {PDF:C\:\\Users\\ponce\\Zotero\\storage\\A6SLUH5R\\El-Shafie - 2023 - Hydrogen production by water electrolysis technologies A review.pdf:application/pdf},
}
@article{ref39,
address = {Netherlands},
title = {Advanced characterization of alkaline water electrolysis through electrochemical impedance spectroscopy and polarization curves},
volume = {974},
doi = {10.1016/j.jelechem.2024.118709},
number = {118709},
journal = {Journal of Electroanalytical Chemistry},
publisher = {Elsevier B.V.},
author = {De Groot, Matheus T. and Vermeulen, Paul},
month = oct,
year = {2024},
pages = {10},
file = {PDF:C\:\\Users\\ponce\\Zotero\\storage\\RV6JKJHW\\De Groot and Vermeulen - 2024 - Advanced characterization of alkaline water electrolysis through electrochemical impedance spectrosc.pdf:application/pdf},
}
@phdthesis{ref42,
address = {Sevilla},
title = {Modelo dinámico de un electrolizador alcalino},
language = {Español},
school = {Universidad de Sevilla},
author = {López Ramírez, Juan Rafael},
year = {2011},
file = {PDF:C\:\\Users\\ponce\\Zotero\\storage\\EFFY5H3Z\\López Ramírez - 2011 - Modelo dinámico de un electrolizador alcalino.pdf:application/pdf},
}
@article{ref43,
title = {El {Hidrógeno} como almcacen energético. {Aplicación} de la pila de combustible reversible polimérica.},
volume = {14},
language = {es},
journal = {Anales de la Real Academia de Doctores de España},
author = {Guerra, D Carlos Fúnez and Clemente, M. del Carmen and {Funez Guerra, Carlos}},
year = {2010},
pages = {71--91},
file = {PDF:C\:\\Users\\ponce\\Zotero\\storage\\Q7F4U3UA\\Guerra et al. - 2010 - El Hidrógeno como almcacen energético. Aplicación de la pila de combustible reversible polimérica..pdf:application/pdf},
}
@article{ref46,
title = {Advanced characterization of alkaline water electrolysis through electrochemical impedance spectroscopy and polarization curves},
volume = {974},
issn = {15726657},
url = {https://linkinghub.elsevier.com/retrieve/pii/S1572665724006878},
doi = {10.1016/j.jelechem.2024.118709},
abstract = {Improved electrolyzer components are needed to make alkaline water electrolyzers more flexible and durable. The performance of these new components can be assessed through in situ electrochemical characterization in the form of polarization curves and electrochemical impedance spectroscopy (EIS). Presently, EIS is still mostly used for the IR-correction of the polarization curve, but more valuable information can be extracted. In this work we show how EIS data can be used to determine the dependence of ohmic resistance on current density, to derive anodic and cathodic Tafel slopes and exchange current densities from fitted charge transfer resistances, and to derive anodic and cathodic capacitances from fitted constant phase elements. We do this for both a two electrode alkaline electrolysis flow cell setup as well as for a three electrode beaker type setup with two-dimensional nickel electrodes. The presented tools can be used in performance studies of new and existing electrodes and membranes in alkaline water electrolysis.},
language = {en},
urldate = {2026-01-29},
journal = {Journal of Electroanalytical Chemistry},
author = {De Groot, Matheus T. and Vermeulen, Paul},
month = dec,
year = {2024},
pages = {118709},
file = {PDF:C\:\\Users\\ponce\\Zotero\\storage\\CZDM7YQ8\\De Groot and Vermeulen - 2024 - Advanced characterization of alkaline water electrolysis through electrochemical impedance spectrosc.pdf:application/pdf},
}
@article{ref47,
title = {Elucidating the increased ohmic resistances in zero-gap alkaline water electrolysis},
volume = {507},
issn = {00134686},
url = {https://linkinghub.elsevier.com/retrieve/pii/S0013468624013987},
doi = {10.1016/j.electacta.2024.145161},
abstract = {This study investigates the increased ohmic resistances observed in zero-gap alkaline water electrolyzers, aiming to provide insights that can help enhance electrolyzer efficiency and enable operation at higher current densities. Electrochemical impedance spectroscopy (EIS) has been employed in combination with chronopotentiometry, utilizing a custom-designed flow cell with nickel perforated electrodes and a Zirfon UTP 500 diaphragm. Observed differences in area-ohmic resistance values obtained through I-V fitting and EIS, are ascribed to a nonlinear Tafel slope at higher current densities. Ohmic resistance values measured with EIS are up to 27\% higher than the ex-situ determined value, a significantly smaller percentage than expected based on previous studies. The presence of bubbles outside and inside the diaphragm is identified as the key factor contributing to this increased resistance. We recommend the use of an improved fitting approach, accounting for non-linear Tafel behavior, and the use of a 4-terminal configuration when performing EIS measurements to minimize cable and contact resistance.},
language = {en},
urldate = {2026-01-29},
journal = {Electrochimica Acta},
author = {Lira Garcia Barros, Rodrigo and Kelleners, Mathy H.G. and Van Bemmel, Lucas and Van Der Leegte, Thijmen V.N. and Van Der Schaaf, John and De Groot, Matheus T.},
month = dec,
year = {2024},
pages = {145161},
file = {PDF:C\:\\Users\\ponce\\Zotero\\storage\\IA7XZ24I\\Lira Garcia Barros et al. - 2024 - Elucidating the increased ohmic resistances in zero-gap alkaline water electrolysis.pdf:application/pdf},
}
@article{ref49,
title = {Performance data extraction from dynamic long-term operation of proton exchange membrane and alkaline water electrolysis cells},
volume = {127},
issn = {03603199},
url = {https://linkinghub.elsevier.com/retrieve/pii/S0360319925015393},
doi = {10.1016/j.ijhydene.2025.03.387},
abstract = {The direct coupling of wind turbines to water electrolyzers promises scalable, green hydrogen production, but little is known about the impact of the fluctuating power provided by renewable energy sources on electrolyzer longevity. Therefore, we developed a realistic, semi-synthetic wind power profile to operate polymer electrolyte membrane (PEM) and alkaline water electrolysis (AWE) cells. We also established two analysis methods for the dynamically obtained I-V data. The methods enable the extraction of I-V curves, voltage degradation, and resistances. A major advantage of these methods is the highly accurate extraction of performance metrics without interrupting dynamic operation. Cell voltage degradation in both electrolysis technologies depends on both the current density and operation mode. While extracting an accurate ohmic cell resistance for AWE cells proved challenging, we found good agreement for PEMWE cells with the high-frequency resistance measured by impedance spectroscopy. With the proposed methods, the stability of all types of electrolysis systems can be studied during dynamic operation.},
language = {en},
urldate = {2026-01-29},
journal = {International Journal of Hydrogen Energy},
author = {Pape, Sharon-Virginia and Zerressen, Sarah and Seidler, Martin Florian and Keller, Roger and Lohmann-Richters, Felix and Müller, Martin and Apfel, Ulf-Peter and Mechler, Anna K. and Glüsen, Andreas},
month = may,
year = {2025},
pages = {51--63},
file = {PDF:C\:\\Users\\ponce\\Zotero\\storage\\F8PPURT9\\Pape et al. - 2025 - Performance data extraction from dynamic long-term operation of proton exchange membrane and alkalin.pdf:application/pdf},
}
@article{ref52,
title = {Flexible endothermic or exothermic operation for temperature-oriented alkaline water electrolysis},
volume = {5},
issn = {26663864},
url = {https://linkinghub.elsevier.com/retrieve/pii/S266638642400136X},
doi = {10.1016/j.xcrp.2024.101900},
abstract = {Traditional 60 C85 C alkaline water electrolysis (AWE) systems suffer from high specific energy consumption (4.45.3 kWh Nm 3), which is yielded by poor performance and consumes parasitic energy to remove excessive heat. This study presents construction of a 20 kW endo-/exothermic ET-AWE system, oriented by elevated temperature (ET), that achieves a performance of 1.768 V@0.612 A cm 2 for 5.314 Nm3 h 1 hydrogen production while accomplishing R12 h thermoneutral operation. By trading off between system thermal and electrical energy requirements, a universal criterion to determine thermoneutral points yielding an optimal efficiency of 82.56\%, and a decreased specific energy consumption of 4.293 kWh Nm 3 at 0.594 A cm 2 and 130 C is proposed. The capacity of ET-AWE systems to receive external heat from diversified thermal sources in endothermic mode is possible in this system. Flexible combined hydrogen and high-value heat supplies in exothermic mode allow for unique electric-hydrogen-heat coordination.},
language = {en},
number = {4},
urldate = {2026-01-29},
journal = {Cell Reports Physical Science},
author = {Zhang, Weizhe and Zhuo, Yuhang and Hao, Peixuan and Liu, Menghua and Liu, Houquan and Li, Shuang and Shi, Yixiang and Cai, Ningsheng},
month = apr,
year = {2024},
pages = {101900},
file = {PDF:C\:\\Users\\ponce\\Zotero\\storage\\HKIXQH33\\Zhang et al. - 2024 - Flexible endothermic or exothermic operation for temperature-oriented alkaline water electrolysis.pdf:application/pdf},
}
@article{ref57,
title = {Ohmic resistance in zero gap alkaline electrolysis with a {Zirfon} diaphragm},
volume = {369},
issn = {00134686},
url = {https://linkinghub.elsevier.com/retrieve/pii/S0013468620320776},
doi = {10.1016/j.electacta.2020.137684},
abstract = {Alkaline water electrolyzers are traditionally operated at low current densities, due to high internal ohmic resistance. Modern diaphragms with low internal resistance such as the Zirfon diaphragm combined with a zero gap configuration potentially open the way to operation at higher current densities. Data for the Zirfon diaphragm show that the resistance is only 0.10.15 cm2 in 30\% KOH at 80 °C, in line with estimations based on the porosity. Nevertheless, an analysis of data on zero gap alkaline electrolyzers with Zirfon reveals that the area resistances are significantly higher, ranging from 0.23 to 0.76 cm2. A numerical simulation of the secondary current distribution in the zero gap configuration shows that an uneven current distribution, imperfect zero gap and the presence of bubbles can probably only partly explain the increased resistance. Therefore, other factors such as the presence of nanobubbles could play a role.},
language = {en},
urldate = {2026-01-29},
journal = {Electrochimica Acta},
author = {De Groot, Matheus T. and Vreman, Albertus W.},
month = feb,
year = {2021},
pages = {137684},
file = {PDF:C\:\\Users\\ponce\\Zotero\\storage\\GRJMS7IE\\De Groot and Vreman - 2021 - Ohmic resistance in zero gap alkaline electrolysis with a Zirfon diaphragm.pdf:application/pdf},
}
@article{ref58,
title = {Contact resistance measurement methods for {PEM} fuel cell bipolar plates and power terminals},
volume = {555},
issn = {03787753},
url = {https://linkinghub.elsevier.com/retrieve/pii/S0378775322013180},
doi = {10.1016/j.jpowsour.2022.232341},
abstract = {The electrical contact resistance is a key parameter for optimising both the bipolar plate of the polymer electrolyte membrane fuel cell (PEMFC) and the electrical contact of the power terminal of the stack. The contact resistance is affected by the conductivity, roughness, and hardness of the two contacting surfaces. Here, new, application-specific contact resistance measurement methods are proposed for both the stack power terminal, and the bipolar plate. The proposed methods are compared to methods from references as well as standards, and it is concluded that the uncertainty of the measurements can be reduced by changing the measurement setup, and that the influence of probe resistance on measurement results can be eliminated. Furthermore, the effect of different accelerated durability tests on the contact resistance of the power terminal is examined both on test coupons and on a prototype screw connection with an electroless NiP and an electroplated NiSn coatings. As expected, the NiSn coupons gives lower contact resistance after ageing as compared to the NiP. However, the increase in contact resistance seen on coupons after ageing is not observed on the prototype screw connection.},
language = {en},
urldate = {2026-01-29},
journal = {Journal of Power Sources},
author = {Mølmen, Live and Fast, Lars and Lundblad, Anders and Eriksson, Peter and Leisner, Peter},
month = jan,
year = {2023},
pages = {232341},
file = {PDF:C\:\\Users\\ponce\\Zotero\\storage\\YNRV7XTT\\Mølmen et al. - 2023 - Contact resistance measurement methods for PEM fuel cell bipolar plates and power terminals.pdf:application/pdf},
}
@article{ref59,
title = {Voltage losses in zero-gap alkaline water electrolysis},
volume = {497},
issn = {03787753},
url = {https://linkinghub.elsevier.com/retrieve/pii/S037877532100402X},
doi = {10.1016/j.jpowsour.2021.229864},
abstract = {Reducing the gap between the electrodes and diaphragm to zero is an often adopted strategy to reduce the ohmic drop in alkaline water electrolyzers for hydrogen production. We provide a thorough account of the currentvoltage relationship in such a zero-gap configuration over a wide range of electrolyte concentrations and current densities. Included are voltage components that are not often experimentally quantified like those due to bubbles, hydroxide depletion, and dissolved hydrogen and oxygen. As is commonly found for zero-gap configurations, the ohmic resistance was substantially larger than that of the separator. We find that this is because the relatively flat electrode area facing the diaphragm was not active, likely due to separator pore blockage by gas, the electrode itself, and or solid deposits. Over an e-folding time-scale of ten seconds, an additional ohmic drop was found to arise, likely due to gas bubbles in the electrode holes. For electrolyte concentrations below 0.5 M, an overpotential was observed, associated with local depletion of hydroxide at the anode. Finally, a high supersaturation of hydrogen and oxygen was found to significantly increase the equilibrium potential at elevated current densities. Most of these voltage losses are shown to be easily avoidable by introducing a small 0.2 mm gap, greatly improving the performance compared to zero-gap.},
language = {en},
urldate = {2026-01-29},
journal = {Journal of Power Sources},
author = {Haverkort, J.W. and Rajaei, H.},
month = jun,
year = {2021},
pages = {229864},
file = {PDF:C\:\\Users\\ponce\\Zotero\\storage\\PXI67LLK\\Haverkort and Rajaei - 2021 - Voltage losses in zero-gap alkaline water electrolysis.pdf:application/pdf},
}
@article{ref60,
title = {Dynamic {Electrochemical} {Impedance} {Spectroscopy}: {A} {Forward} {Application} {Approach} for {Lithium}{Ion} {Battery} {Status} {Assessment}},
volume = {7},
issn = {2567-3173, 2567-3173},
shorttitle = {Dynamic {Electrochemical} {Impedance} {Spectroscopy}},
url = {https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/eom2.70018},
doi = {10.1002/eom2.70018},
abstract = {Electrochemical impedance spectroscopy (EIS), as a non-invasive and non-destructive diagnostic technique, has shown unique advantages and significant potential in lithium-ion battery state monitoring. However, its traditional steady-state methods face substantial limitations under the non-stationary operating conditions commonly encountered in practical applications. To overcome these challenges, dynamic electrochemical impedance spectroscopy (DEIS) has emerged as a critical tool due to its realtime monitoring capabilities. This review provides a comprehensive overview of recent advances in DEIS for lithium-ion battery state monitoring, starting with an in-depth explanation of its working principles and a comparison with conventional EIS to highlight their respective advantages. Analytical methodologies for EIS are then introduced to establish a theoretical foundation for the discussion of subsequent findings. The review emphasizes recent breakthroughs achieved using DEIS, particularly in elucidating charge transfer dynamics during chargedischarge cycles, detecting lithium plating at the anode, and monitoring internal temperature variations within batteries. It further explores the potential of DEIS in battery health prediction, demonstrating its role in enhancing the accuracy and reliability of battery management systems. Finally, the review concludes with a forward-looking perspective on the future development of DEIS, underscoring its transformative potential in advancing battery diagnostics and management technologies.},
language = {en},
number = {7},
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journal = {EcoMat},
author = {Zhang, Xinyi and Lu, Yunpei and Shi, Jingfu and Liu, Yuezheng and Cheng, Hao and Lu, Yingying},
month = jul,
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pages = {e70018},
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<updated>2026-01-07T15:36:59+00:00</updated>
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title: "Análisis de la variación de la resistencia eléctrica en celda de electrólisis alcalina mediante curvas de polarización IV"
author:
- Mario Guillermo Ponce-Hernández
- Gerardo Marx Chávez-Campos
date: January 2026
lang: es
abstract: |
The present work investigates the behavior of the electrical resistance of an alkaline electrolysis cell through the analysis of its currentvoltage (IV) polarization curves. The experimental setup is composed of an electrolysis cell equipped with flat AISI 304 stainless steel electrodes and a 1 M sodium hydroxide (NaOH) aqueous solution as the electrolyte. The system is powered by a programmable direct current (DC) power supply, while voltage and current measurements are acquired using high-precision digital multimeters to ensure measurement reliability and repeatability. A graphical user interface developed in Python is implemented for real-time data acquisition, monitoring, and control of the experimental instruments. Communication between the software and the instruments is achieved using the PyVISA library, allowing automated test execution and systematic data storage. Additionally, a PT1000 temperature sensor is integrated into the setup to monitor the electrolyte temperature, enabling the analysis of thermal effects on the electrical behavior of the cell. The experimental methodology consists of four consecutive test rounds per experiment, during which the same pair of electrodes and the same electrolyte are used in order to observe variations in the resistance behavior throughout each test. It is expected that, based on the obtained data, the electrical resistance can be used to identify the degradation of the cell and to associate it with the regions where the main losses occur.
keywords:
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NOTA:
- Este bloque YAML sustituye a \title{}, \author{}, \date{} y \abstract{} de LaTeX.
- Pandoc usa este front matter para generar PDF, DOCX o HTML.
- El formato visual final (AVACIENT) NO se aplica aquí.
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# 1. Introducción
El hidrógeno (**H**) es el elemento químico más simple y pequeño, formado por un solo protón y un solo electrón [@ref14]. Debido a su simplicidad estructural, es el elemento más abundante del universo, estando presente de forma masiva en las estrellas y los planetas gaseosos. En condiciones normales, el hidrógeno se encuentra en forma de molécula de gas diatómico, $H_2$. Posee un valor elevado de energía por unidad de masa, significativamente mayor que el de los combustibles tradicionales [@ref6].
La producción de hidrógeno tiene la ventaja de desacoplar la generación de energía del consumo, lo que contribuye a mitigar el problema de la aleatoriedad en la disponibilidad de las energías renovables [@ref4,@ref20,@ref22]. Además, su uso no produce emisiones de gases de efecto invernadero al ambiente [@ref29]. Existen diversas formas de generar hidrógeno; sin embargo, dos destacan por su mayor presencia: *Generación térmica* y *Electroquímica* [@ref14]. La producción de hidrógeno mediante procesos térmicos no se considera completamente limpia, ya que depende del uso de combustibles fósiles [@ref7].
Se espera que el hidrógeno verde juegue un papel crucial en la transición energética [@ref9,@ref13], debido a que representa una de las pocas opciones viables para descarbonizar sectores difíciles de electrificar, tales como la industria metalúrgica y la industria química [@ref47]. Proyecciones recientes estiman que la demanda de hidrógeno verde podría alcanzar valores cercanos a los 500 millones de toneladas para el año 2050 [@ref46].
La electrólisis es un proceso químico que utiliza energía eléctrica para inducir una reacción de oxidación-reducción no espontánea en una sustancia química [@ref24]. Este fenómeno ocurre en una celda electroquímica, donde una corriente eléctrica externa se aplica a través de electrodos sumergidos en un electrolito, provocando la descomposición de un compuesto químico en sus componentes fundamentales [@ref36]. En la electrólisis del agua, al aplicar un voltaje y una corriente continua, se promueve la disociación de las moléculas de agua ($H_2O$) en hidrógeno ($H_2$) y oxígeno ($O$), los cuales se liberan en estado gaseoso [@ref35].
La reacción básica de la electrólisis del agua se representa mediante la @eq:h2o:
$$
\mathrm{H_2O \rightarrow H_2 + O}
$$ {#eq:h2o}
<!--
LIMITACIÓN MARKDOWN:
- Markdown NO numera ecuaciones automáticamente.
- La ecuación se conserva en LaTeX math.
- La numeración "(1)" deberá resolverse con pandoc-crossref o al volver a LaTeX.
-->
El proceso de electrólisis puede llevarse a cabo mediante dispositivos denominados electrolizadores. Sus componentes principales son: la fuente de alimentación, los electrodos y el electrolito [@ref38]. Una de las tecnologías más utilizadas para realizar la electrólisis del agua es la electrólisis alcalina. Esta tecnología es una de las más implementadas a escala industrial debido a su robustez, bajo costo y durabilidad, aunque presenta limitaciones en términos de densidad de corriente y capacidad de respuesta dinámica [@ref39].
Las investigaciones recientes [@ref15,@ref5,@ref21,@ref25] se han centrado en mejorar la eficiencia de estos sistemas mediante la implementación de nuevos materiales o recubrimientos que ayuden a disminuir la degradación de los electrodos, los cuales son los elementos encargados de inyectar la energía eléctrica al sistema. Asimismo, se han explorado mejoras en el electrolito con el objetivo de incrementar la conductividad del medio [@ref38].
Para evaluar el comportamiento de estos sistemas electroquímicos se emplean comúnmente las curvas de polarización, las cuales permiten analizar la dependencia del potencial de la celda con la densidad de corriente [@ref60,@ref39]. Las contribuciones óhmicas al potencial de la celda, como la resistencia del electrolito, presentan una dependencia lineal con la densidad de corriente, mientras que los sobrepotenciales presentan una dependencia logarítmica descrita por la ecuación de Tafel [@ref46]. A partir del análisis de las curvas de polarización es posible separar las pérdidas óhmicas de aquellas asociadas a los sobrepotenciales.
La reducción de la resistencia óhmica resulta fundamental para alcanzar mayores densidades de corriente [@ref59,@ref60]. Diversos estudios han reportado que esta resistencia puede incrementarse debido a múltiples factores, tales como la formación de nanoburbujas en la interfaz membrana-electrodo, el uso de distintos materiales en los electrodos que afectan la resistencia de contacto [@ref12,@ref58,@ref57], así como variaciones en los niveles de compresión del sistema, las cuales influyen directamente en la resistencia interfacial.
La mayoría de los trabajos reportados en la literatura emplean técnicas como la *Espectroscopia de Impedancia Eléctrica (EIS)* para evaluar el estado interno de los sistemas electroquímicos [@ref31,@ref33,@ref32,@ref34]. No obstante, este tipo de análisis suele realizarse bajo condiciones controladas y fuera del régimen operativo real, lo que limita su aplicabilidad durante la operación continua del sistema. Aunque la *EIS* permite descomponer con precisión las variables internas del sistema, su implementación en tiempo real continúa siendo compleja y poco práctica en numerosos entornos.
En este contexto, el presente trabajo propone un enfoque más directo y funcional, basado en el monitoreo eléctrico continuo de las variables fundamentales del sistema, específicamente **voltaje** y **corriente**, durante su operación activa. Este monitoreo se realiza mediante instrumentos de alta resolución, lo que permite capturar de manera confiable el comportamiento dinámico del sistema frente a distintas pruebas de esfuerzo.
A diferencia de enfoques que fragmentan el análisis separando cada componente o variable, en este estudio se propone una visión integrada del sistema, unificando el monitoreo eléctrico para obtener una representación más orgánica y representativa del comportamiento global del electrolizador. Esta aproximación busca no solo facilitar el diagnóstico del sistema, sino también sentar las bases para el desarrollo de futuras estrategias de control adaptativo y optimización energética.
<!--
NOTA IMPORTANTE:
- Las referencias [refXX] aún no se incluyen aquí.
- Markdown NO gestiona citas IEEE nativamente.
- En el siguiente módulo se resolverá con BibTeX + Pandoc.
-->
# 2. Material y Métodos
Para obtener las curvas de polarización, se construyó un electrolizador alcalino básico con electrodos de acero inoxidable y una solución de hidróxido de sodio ($NaOH$) como electrolito. El sistema fue instrumentado con una fuente de corriente directa programable y equipos de medición de alta resolución, los cuales fueron controlados mediante el protocolo *VISA*. Con el objetivo de garantizar la reproducibilidad de los experimentos, se desarrolló una interfaz gráfica en Python para la adquisición automática de las variables eléctricas y la obtención de las curvas de polarización tensióncorriente del sistema.
La @fig:Met_gral muestra el diagrama general de la metodología implementada en el presente trabajo.
![Diagrama general de la metodología para la caracterización del sistema.](figures/Metod_V01.png){#fig:Met_gral width=90%}
<!--
LIMITACIÓN MARKDOWN:
- Markdown no numera figuras automáticamente (Figura 1, Figura 2, etc.).
- El texto "Figura X" se mantiene manual.
- La numeración automática se resolverá con pandoc-crossref en el siguiente módulo.
-->
## 2.1 Electrolizador
Desde la perspectiva de la identificación de sistemas, el electrolizador empleado se considera una planta experimental compuesta por tres elementos fundamentales: electrodos, electrolito y carcasa. Los electrodos son los encargados de inyectar la corriente al electrolito para producir la electrólisis y, debido a su exposición directa a la reacción química, requieren materiales con alta resistencia a la corrosión.
En este trabajo se utilizan electrodos de *Acero Inoxidable 304* de calibre 22, con un espesor aproximado de $0.740 mm$. Cada electrodo presenta un área expuesta de $90 mm^2$ y dimensiones totales de $20 × 93 mm$, las cuales están definidas por el diseño de la carcasa del sistema.
El electrolito consiste en una solución 1 M de *hidróxido de sodio* ($NaOH$) disuelta en agua destilada. Finalmente, la carcasa del sistema está conformada por un recipiente de vidrio con una tapa impresa en 3D, fabricada en *polipropileno* (PPP), con el objetivo de garantizar resistencia química y evitar daños por corrosión, asegurando así una operación adecuada del electrolizador.
La @fig:planta_exp muestra la planta experimental utilizada para la realización de las pruebas.
![Planta experimental del electrolizador alcalino.](figures/Planta_Experimental.jpg){#fig:planta_exp width=35%}
<!--
NOTA:
- Elementos como \centering o control fino de flotado (htbp) no existen en Markdown.
- El posicionamiento final se controla en Pandoc o en LaTeX final.
-->
## 2.2 Instrumentos de Medición
El sistema fue alimentado mediante una fuente programable de corriente directa (*CD*) *Agilent N5770A*, con una capacidad máxima de suministro de potencia de $1500 W$. El voltaje entre el ánodo y el cátodo se midió utilizando un multímetro de alta precisión *Picotest M3500A*, el cual cuenta con una resolución de $10 µV$ ($10 \times 10^{5}$). Mientras que la corriente que circula se mide con un multímetro *Tektronix DMM4040*, con resolución de $100 pA$ ($1\times 10^{10}$).
Ambos dispositivos presentan una resolución global de pantalla de 6½ dígitos. La @fig:conex_inst muestra el diagrama de conexión de los instrumentos empleados en el sistema de medición.
![Diagrama de conexión de los instrumentos de medición.](figures/conexion_instrumentos.jpg){#fig:conex_inst width=35%}
<!--
LIMITACIÓN MARKDOWN:
- No existe entorno "figure" como en LaTeX.
- Captions complejos o multilínea se mantienen como texto plano.
-->
## 2.3 Adquisición de Datos
Los instrumentos de medición empleados utilizan el protocolo *VISA* (*Virtual Instrument Software Architecture*), el cual es una *API* (*Interfaz de Programación de Aplicaciones*) estandarizada para la comunicación con equipos de prueba mediante interfaces *USB* y *RS-232*. Para la gestión de esta comunicación se empleó *NI-VISA*, mientras que la librería *PyVISA* permitió el control de los instrumentos mediante el lenguaje de programación *Python*, utilizando comandos *SCPI* (*Standard Commands for Programmable Instruments*).
Sobre esta base se desarrolló una interfaz gráfica que permite visualizar en tiempo real las variables medidas y calcular parámetros derivados, los cuales son registrados automáticamente en una tabla para su posterior análisis. Dicha tabla incluye los siguientes campos:
- Número de muestra
- Voltaje inyectado
- Voltaje en los electrodos
- Corriente en los electrodos
- Corriente inyectada
- Resistencia eléctrica
- Temperatura
- Observaciones
<!--
NOTA:
- Listas se representan sin problema en Markdown.
- No hay restricciones en esta sección.
-->
## 2.4 Flujo de Experimentación
Para la caracterización del sistema se plantea un flujo de trabajo dividido en dos experimentos, los cuales se llevan a cabo de la misma forma con el objetivo de igualar las condiciones iniciales y de operación. Existen variables externas, como la temperatura ambiente, que no pueden ser controladas, por lo que cada experimento puede presentar valores de temperatura ligeramente distintos.
Cada experimento consta de cuatro rondas consecutivas. Además de los valores obtenidos mediante el sistema de adquisición de datos, se realiza un registro manual en una bitácora de operación, la cual permite documentar observaciones relevantes antes y después de cada ronda. La bitácora incluye los siguientes campos:
1. **Mediciones:** especifica la forma en la que se inyecta el voltaje en la celda y cómo se realizan las mediciones de voltaje y corriente.
2. **Solución (Electrolito):** incluye la fecha de preparación de la solución, el pH inicial y final, así como la cantidad de electrolito empleada.
3. **Electrodos:** registra la matrícula del ánodo y del cátodo, el número de usos acumulados, el tamaño del electrodo y la superficie sumergida.
4. **Observaciones finales de la ronda:** contiene notas sobre el comportamiento del sistema durante la caracterización.
En cada experimento se utiliza el mismo par de electrodos y el mismo electrolito, con el objetivo de observar si el desgaste de estos componentes influye en el comportamiento de las variables eléctricas. Cada ronda sigue el siguiente procedimiento:
1. Se aplican incrementos de $0.1 V$ en la inyección de voltaje hacia la planta experimental, avanzando de manera progresiva hasta alcanzar el límite de corriente que puede suministrar la fuente de alimentación, el cual es de $10.5 A$.
2. Se establece un tiempo de espera aproximado de 1 minuto entre cada incremento para permitir la estabilización de las mediciones.
3. Para cada punto se obtiene un promedio de cinco muestras por parámetro medido.
Una vez concluida cada ronda, se obtiene una tabla de resultados como la mostrada en la @tbl:ejemp_tbl.
<!--
LIMITACIÓN MARKDOWN:
- Markdown NO tiene entorno "table" como LaTeX.
- La tabla se representa manualmente a continuación.
-->
: Ejemplo de tabla al finalizar una ronda. {#tbl:ejemp_tbl}
| No. Muestra | Vol Iny | Vol Elec | Corr Elec | Corr Iny | Res | Temp |
|------------|---------|----------|-----------|----------|-----|------|
| 1 | 2.5 V | 2.3 V | 0.12 A | 0.15 A | 20 Ω | 25 °C |
| 2 | 3.0 V | 2.8 V | 0.20 A | 0.22 A | 18 Ω | 27 °C |
| 3 | 3.5 V | 3.2 V | 0.25 A | 0.28 A | 15 Ω | 30 °C |
| … | … | … | … | … | … | … |
<!--
NOTA:
- Tablas muy grandes pueden romper el layout en PDF.
- Pandoc permite mejorar esto con filtros o salida LaTeX.
-->
# 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.
: Tabla representativa de datos de la RONDA-A-20251121 del Experimento 1. {#tbl:ejem_ronda}
| No. Muestra | Vol Iny | Vol Elec | Corr Elec | Corr Iny | Res (Ω) | Temp (°C) |
|------------|---------|----------|-----------|----------|---------|-----------|
| 10 | 1.0 V | 0.969 V | 0.000210 A | 0.001 A | 4606.84 | 21.49 |
| 15 | 1.5 V | 1.470 V | 0.000309 A | 0.001 A | 4751.88 | 21.55 |
| 20 | 2.0 V | 1.969 V | 0.016564 A | 0.100 A | 118.91 | 21.67 |
| 25 | 2.5 V | 2.371 V | 0.430436 A | 0.870 A | 5.51 | 21.88 |
| 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 voltajecorriente en los electrodos correspondientes a los *Experimentos 1* y *2*.
::: {#fig:VI-comp}
![Comparativa Voltaje-Corriente en los Electrodos - Experimento 1.](figures/V_vs_I_Exp1.png){#fig:v_vs_i_exp1 width=70%}
![Comparativa VoltajeCorriente en los Electrodos Experimento 2.](figures/V_vs_I_Exp2.png){#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}
![Voltaje vs Resistencia Experimento 1 (2.55 V).](figures/V_vs_R_EXP1_2.5_5.png){#fig:v_vs_r_2_5_exp1 width=70%}
![Voltaje vs Resistencia Experimento 2 (2.55 V).](figures/V_vs_R_EXP2_2.5_5.png){#fig:v_vs_r_2_5_exp2 width=70%}
:::
Como se aprecia en la @fig:v_vs_r_2_5_exp1 y @fig:v_vs_r_2_5_exp2, al inicio del rango de análisis se presenta una caída abrupta del valor de la resistencia eléctrica, particularmente dentro del intervalo de $2.5 V$ a $3.5 V$. Posteriormente, el comportamiento de la resistencia parece estabilizarse; sin embargo, un análisis más detallado revela que los valores no son idénticos entre rondas.
Por este motivo, se realizó un análisis adicional restringiendo el rango de voltaje entre $3.5 V$ y $5 V$, con el objetivo de observar con mayor claridad las variaciones existentes. La @fig:vr_3_5_exp1 y @fig:vr_3_5_exp2 muestran este comportamiento para ambos experimentos.
::: {#fig:VR-comp_3_5}
![Voltaje vs Resistencia Experimento 1 (3.55 V).](figures/V_vs_R_EXP1_3.5_5.png){#fig:vr_3_5_exp1 with=40%}
![Voltaje vs Resistencia Experimento 2 (3.55 V).](figures/V_vs_R_EXP2_3.5_5.png){#fig:vr_3_5_exp2 with=40%}
:::
A pesar de que los valores absolutos de resistencia son significativamente menores en este rango, se observa una variación importante entre rondas, lo que indica que el sistema no presenta un comportamiento completamente estable y que los valores de resistencia difieren conforme avanza el número de usos del electrolizador.
Finalmente, se realizó una comparación conjunta entre corriente, resistencia y temperatura respecto al voltaje aplicado en los electrodos. La @fig:vrit_exp1 y @fig:vrit_exp2 muestran esta relación dentro del rango de $3.5 V$ a $5 V$ para los *Experimentos 1* y *2*.
::: {#fig:VRIT-comp}
![Voltaje vs Corriente, Resistencia y Temperatura Experimento 1.](figures/V_vs_R_I_T_Exp2_RA.png){#fig:vrit_exp1 width=70%}
![Voltaje vs Corriente, Resistencia y Temperatura Experimento 2.](figures/V_vs_R_I_T_Exp1_RA.png){#fig:vrit_exp2 width=70%}
:::
## 3.1 Discusiones
### 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.
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 $560 mA$.
### 3.1.2 Análisis de Resistencia y Voltaje en los Electrodos
La resistencia eléctrica se calculó a partir de la Ley de Ohm. @eq:ley_ohm :
$$
R = \frac{V}{I}
$${#eq:ley_ohm}
<!--
LIMITACIÓN MARKDOWN:
- Numeración de ecuaciones no disponible.
-->
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.
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 $145.56 mΩ$.
### 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.
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.
# 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 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 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.
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.
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.
# Referencias

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\title{Análisis de la variación de la resistencia eléctrica en celda de electrólisis alcalina mediante curvas de polarización I-V}
\author{Mario Guillermo Ponce-Hernández \and Gerardo Marx Chávez-Campos}
\date{January 2026}
\begin{document}
\maketitle
\begin{abstract}
The present work studies the behavior of the electrical resistance of an alkaline electrolysis cell based on its IV polarization curves. The experimental setup consists of a cell with flat AISI 304 stainless steel electrodes and a 1 M NaOH solution. The system is powered by a programmable DC power supply, and the measurements are performed using high-precision multimeters. A graphical user interface developed in Python is implemented for data acquisition and instrument control, using PyVISA as the communication interface with the instruments. Additionally, a PT1000 sensor is employed to measure the temperature of the electrolyte.The methodology consists of four experimental test rounds, during which the same pair of electrodes and the same electrolyte are used in order to observe variations in the resistance behavior throughout each test. It is expected that, based on the obtained data, the electrical resistance can be used to identify the degradation of the cell and to associate it with the regions where the main losses occur.
\end{abstract}
\begin{IEEEkeywords}
\textbf{Palabras Claves:} Electrólisis alcalina, Resistencia Eléctrica, Curva de Polarización, Temperatura, Corriente, Voltaje.
\end{IEEEkeywords}
\section{Introducción}
Debe ser breve y sin subtítulos, debe indicarse claramente la importancia del tema, la justificación de la investigación. Hipótesis y los objetivos planteados.
El hidrógeno \textbf{H} es el elemento químico mas simple y pequeño, formado por un solo protón y un solo electrón. Debido a su simplicidad estructural, es el elemento mas abundante del universo, estando presente de forma masiva en las estrellas y los planetas gaseosos. En condiciones normales, el hidrógeno se encuentra en forma de molécula de gas diatómico, $H_2$. Posee un valor elevado de energía por unidad de masa, significativamente mayor que el de los combustibles tradicionales.
La producción de hidrógeno tiene la ventaja de desacoplar la generación de energía con el consumo, cosa que viene a mitigar el problema de aleatoriedad en la disponibilidad de las energías renovables y su uso no produce emisiones de gases de efecto invernadero al ambiente. Existen diversas formas de generar hidrógeno, pero dos destacan por su mayor presencia: \textit{Generación térmica} y \textit{Electroquímica}. La producción de hidrógeno mediante procesos térmicos no es la mas limpia, ya que depende del uso de combustibles fósiles.
Se espera que el hidrógeno verde juegue un papel crucial en la transición energética, debido a que es una de las pocas opciones viables para des-carbonizar sectores difíciles de reducir tales como la industria metalúrgica y química. Proyecciones para el hidrógeno verde asciende a una demanda de 500 millones de toneladas en 2050.
La electrolisis es el proceso químico que utiliza energía eléctrica para inducir una reacción de oxidación-reducción no espontánea en una sustancia química. Este fenómeno ocurre en una celda electroquímica, donde una corriente eléctrica externa se aplica a través de electrodos sumergidos en un electrolito, provocando la descomposición de un compuesto químico en sus componentes fundamentales. En la electrolisis del agua, al aplicar un voltaje y una corriente continua, se promueve la disociación de las moléculas de agua ($H_2O$) en hidrógeno ($H_2$) y oxigeno ($O$), que se liberan en estado gaseoso.
La reacción básica de la electrolisis o disociación del agua se representa a través de la ecuación \ref{electrolisis}:
\begin{equation}
H_2O \rightarrow H_2 + O
\label{electrolisis}
\end{equation}
El proceso de la electrólisis se puede llevar acabo por medio de dispositivos denominados \textit{Electrolizadores}, sus componentes principales son los siguientes:
\begin{itemize}
\item Fuente de Alimentación.
\item Electrodos.
\item Electrolito.
\end{itemize}
Una de las tecnologías para llevar acabo el procesos de electrólisis del agua es la electrólisis de agua alcalina. Este tipo de tecnología es de la mas implementada a escala industrial debido a su robustez, bajo costo y durabilidad, aunque presenta limitaciones en densidad de corriente y capacidad de respuesta dinámica. Las investigaciones se han centrado en mejorar la eficiencia de estos sistemas mediante la implementación de nuevos materiales o recubrimientos que ayuden a disminuir la degradación de los electrodos que son los elementos encargados de inyectar la energía eléctrica, así como la mejora del electrolito buscando aumentar la conductividad del medio.
Para poder evaluar el comportamiento de estos sistemas, se realizan mediciones por medio de las curvas de polarización. Una forma de encontrar información relevante sobre la contribución de cada uno de los elementos del sistema a partir de las curvas de polarización, es analizando la dependencia del potencial de la celda con la densidad de corriente. Las contribuciones óhmicas hacia el potencial de la celda como lo es la resistencia del electrolito, tiene una dependencia lineal con la densidad de corriente, mientras que los sobre-potenciales tiene una dependencia logarítmica de acuerdo con la ecuación de \textit{Tafel}. Por medio del análisis de las curvas de polarización es posible separar las contribuciones óhmicas de los otorgados por los sobre-potenciales.
La reducción de la resistencia óhmica es crucial para lograr una mayor densidad de corriente. Existen diversas razones para que esta resistencia crezca, estudios realizados por [ref47-13] reportan que la resistencia óhmica en sistemas equipados con membrana para la separación de gases tiende a aumentar debido a las nanoburbujas generadas en la interfaz membrana-electrodo. [ref47-22] reporta que la resistencia se puede ver afectada por el uso de distintos materiales en los electrodos, esto causa que la interfaz de conexión tenga una mayor oposición al flujo de corriente. [ref47 23,24] han observado variaciones en el rendimiento de la celda debido a diferentes niveles de compresión, esto es atribuido a la resistencia de contacto interfacial.
La mayoría de los estudios hacen uso de métodos como la \textit{Espectroscopia de Impedancia Eléctrica (EIS)} para evaluar el estado interno de los sistemas electroquímicos. Sin embargo, este tipo de análisis suele realizarse en condiciones controladas y fuera del régimen operativo real, lo que limita su aplicabilidad durante la operación continua del sistema [ref60]. Si bien la \textit{EIS} permite desglosar con precisión las variables internas (resistencia óhmicas, capacitancias y sobrepotenciales) y determinar que componente afecta mas significativamente el rendimiento [ref61], su implementación en tiempo real sigue siendo compleja y poco práctica en muchos entornos.
El presente trabajo propone un enfoque mas directo y funcional: realizar un monitoreo eléctrico continuo de las variables fundamentales del sistema, específicamente \textbf{voltaje} y \textbf{corriente}, durante su operación activa. Este monitoreo se lleva a cabo mediante dispositivos de alta resolución, lo que permite capturar con fidelidad el comportamiento dinámico del sistema frente a distintas pruebas de esfuerzo. Esta estrategia no solo simplifica el estudio, sino que también abre la posibilidad de detectar patrones de respuesta, fluctuaciones críticas y zonas de inestabilidad sin necesidad de interrumpir el proceso.
A diferencia de otros planteamientos que fragmentan el análisis separando cada componente o variable, aquí se propone una visión integrada: unificar el monitoreo eléctrico para obtener una lectura mas orgánica y representativa del sistema en su conjunto. Esta aproximación busca no solo facilitar el diagnóstico, sino también sentar las bases para futuras estrategias de control adaptativo y optimización energética.
\section{Material y Métodos}
Para obtener las curvas de polarización, se construyó un electrolizador alcalino básico con electrodos de acero inoxidable y $NaOH$ como electrolito. El electrolizador se instrumentó con una fuente de \textit{CD} programable y con equipos de medición de alta resolución controlados mediante el protocolo \textit{VISA}. Para garantizar la reproducibilidad de los experimentos, se desarrolló una interfaz en Python para adquirir automáticamente las variables eléctricas y obtener las curvas de polarización tensión-corriente del sistema. La Figura~\ref{fig:gral_metod} muestra el diagrama general de la metodología implementada en el presente trabajo:
\begin{figure}[H]
\centering
\includegraphics[width=1\textwidth]{Metod_V01.png}
\caption{Diagrama de metodología para la caracterización del sistema.}
\label{fig:gral_metod}
\end{figure}
\subsection{Electrolizador}
Desde la perspectiva de la identificación de sistemas, el electrolizador empleado se considera una planta experimental compuesta por un electrolizador de agua alcalino dividido en tres elementos fundamentales: electrodos, electrolito y carcasa. Los electrodos son los encargados de inyectar la corriente al electrolito para producir la electrólisis y, debido a su exposición directa a la reacción química, requieren materiales resistentes a la corrosión; por ello, se utilizan electrodos de \textit{Acero Inoxidable 304} de calibre 22 ($0.740mm aprox$), con un área expuesta de $90mm^2$ y dimensiones totales de $20x93mm$ definidas por el diseño de la carcasa. El electrolito es una solución 1M de $hidróxido de sodio$ (\textit{NaOH}) disuelta en agua destilada. Finalmente, la carcasa del sistema consiste en un recipiente de vidrio con una tapa impresa en 3D, fabricada en \textit{polipropileno} (\textit{PPP}) para asegurar resistencia química y evitar daños por corrosión, garantizando así una operación adecuada del electrolizador. La Figura~\ref{fig:planta_experimental} muestra la planta experimental en donde se realizarán las pruebas.
\begin{figure}[H]
\centering
\includegraphics[width=0.4\textwidth]{Planta_Experimental.jpg}
\caption{Planta experimental.}
\label{fig:planta_experimental}
\end{figure}
\subsection{Instrumentos de Medición}
El sistema ha sido alimentado con una fuente programable de CD \textit{Agilent NA5770A}, capaz de suministrar $1500W$. El voltaje entre el ánodo y el cátodo se mide con un multímetro de precisión \textit{Picotest M3500A}, con resolución de $\SI{10}{\micro\volt} (10E^-12)$, ambos dispositivos tienen resolución global de pantalla $6\frac{1}{2}$ dígitos; véase la Figura \ref{fig:instrumentos}.
\begin{figure}[H]
\centering
\includegraphics[width=0.6\textwidth]{conexion_instrumentos.jpg}
\caption{Diagrama de conexión de instrumentos.}
\label{fig:instrumentos}.
\end{figure}
\subsection{Adquisición de Datos}
Los instrumentos de medición utilizan el protocolo \textit{VISA (Virtual Instrument Software Architecture)}, una \textit{API (Interfaz de Programación de Aplicaciones)} estandarizada para comunicarse con equipos de pruebas mediante \textit{USB} y \textit{RS-232}. Para gestionar esta comunicación se emplea \textit{NI-VISA}, mientras que la librería \textit{PyVisa} permite que \textit{Python} controle los instrumentos mediante comandos \textit{SCPI (Standard Commands for Programmable Instruments} y automatice las lecturas. Sobre esta base se desarrolla una interfaz gráfica que muestra las variables medidas y calcula parámetros derivados, registrándolos en una tabla para su análisis posterior. Esta tabla incluye: \textit{Número de Muestra, Voltaje Inyectado, Voltaje Electrodos, Corriente Electrodos, Corriente Inyectada, Resistencia, Temperatura} y \textit{Observaciones}.
%\begin{figure}[H]
% \centering
% \includegraphics[width=0.6\textwidth]{App_diagram.png}
% \caption{Diagrama de flujo de interfaz gráfica}.
% \label{fig:flujo_interfaz}
%\end{figure}
\subsection{Flujo de Experimentación}
Para la caracterización del sistema se plantea el siguiente flujo de trabajo. El estudio se divide en dos experimentos los cuales se llevarán acabo de la misma forma, buscando igualar las condiciones iniciales y de operación. Existen ciertas variables como la temperatura ambiente que no se puede controlar, por lo que cada experimento en principio puede tener diferentes valores de temperatura. Cada experimento consta de cuatro rondas, además de los valores obtenidos por medio del sistema de adquisición de datos, se lleva acabo un registro en una bitácora de operación, la cual lleva un control sobre las observaciones realizadas antes y después de una ronda. La bitácora contiene los siguientes campos:
\begin{enumerate}[label=\arabic*.]
\item Mediciones: En esta se especifica la forma en la que va a inyectar el voltaje en la celda, la forma en que se hacen las mediciones de voltaje y corriente.
\item Solución (Electrolito): Se especifica la fecha en la que se realizo la solución original, se indica el PH inicial y final, así como la cantidad de electrolito.
\item Electrodos: Se indican la matricula correspondiente al ánodo y cátodo, el número de usos acumulados, el tamaño del electrodo así como la superficie sumergida y el material del electrodo.
\item Observaciones Finales de la Ronda: Se realizan notas sobre el comportamiento del sistema a lo largo de la caracterización.
\end{enumerate}
En cada experimento se hará uso del mismo par de electrodos así como el electrolito, esto con el objetivo de observar si el desgaste de estos componentes influyen en el comportamiento de las variables eléctricas. Cada ronda tendrá el siguiente flujo de trabajo.
\begin{enumerate}
\item Se aplican incrementos de $\SI{0.1}{\volt}$ en la inyección de voltaje hacia la planta experimental, avanzando paso a paso hasta alcanzar el limite de corriente que puede suministrar la fuente de alimentación, en este caso de $\SI{10.5}{\ampere}$
\item Se espera un tiempo aproximado de $\SI{1}{\min}$ entre pasos para la estabilización de la medición.
\item Se establece un promedio de 5 muestras para la toma de cada parámetro.
\end{enumerate}
Una vez concluida la ronda, se obtiene una tabla como la que se muestra en el Cuadro \ref{tab:resultados}.
\begin{table}[H]
\centering
\caption{Ejemplo de tabla al finalizar una ronda.}
\label{tab:resultados}
\begin{tabularx}{\textwidth}{c c c c c c c }
\toprule
No Muestra & Vol Iny & Vol Elec & Corr Elec & Corr Iny & Res & Temp \\
\midrule
1 & 2.5 V & 2.3 V & 0.12 A & 0.15 A & 20 Ω & 25 °C \\
2 & 3.0 V & 2.8 V & 0.20 A & 0.22 A & 18 Ω & 27 °C \\
3 & 3.5 V & 3.2 V & 0.25 A & 0.28 A & 15 Ω & 30 °C \\
. & ... & ... & ... & ... & ... & ... \\
\bottomrule
\end{tabularx}
\end{table}
\newpage
\section{Resultados y Discusiones}
El Cuadro \ref{tab:tabla_res} muestra algunos datos producto del resultado de la ronda A correspondiente al Experimento 1.
\begin{table}[H]
\centering
\caption{Tabla representativa de datos de la \textit{RONDA-A-20251121} del \textit{Experimento 1}. No se incluyen todos los valores.}
\label{tab:tabla_res}
\begin{tabularx}{\textwidth}{c c c c c c c }
\toprule
No Muestra & Vol Iny & Vol Elec & Corr Elec & Corr Iny & Res & Temp \\
\midrule
10 & 1.0 V & 0.969 V & 0.000210 A & 0.001 A & $\SI{4606.84}{\ohm}$& 21.49 °C \\
11 & 1.1 V & 1.071 V & 0.000271 A & 0.001 A & $\SI{3923.31}{\ohm}$& 21.51 °C \\
12 & 1.2 V & 1.171 V & 0.000234 A & 0.001 A & $\SI{5014.92}{\ohm}$& 21.52 °C \\
13 & 1.3 V & 1.270 V & 0.000225 A & 0.001 A & $\SI{5636.44}{\ohm}$& 21.56 °C \\
14 & 1.4 V & 1.370 V & 0.000225 A & 0.001 A & $\SI{6082.10}{\ohm}$& 21.54 °C \\
15 & 1.5 V & 1.470 V & 0.000309 A & 0.001 A & $\SI{4751.88}{\ohm}$& 21.55 °C \\
16 & 1.6 V & 1.572 V & 0.000426 A & 0.001 A & $\SI{3688.75}{\ohm}$& 21.58 °C \\
17 & 1.7 V & 1.672 V & 0.000487 A & 0.001 A & $\SI{3431.58}{\ohm}$& 21.6 °C \\
18 & 1.8 V & 1.771 V & 0.000806 A & 0.001 A & $\SI{2197.29}{\ohm}$& 21.62 °C \\
19 & 1.9 V & 1.871 V & 0.003639 A & 0.010 A & $\SI{514.22 }{\ohm}$& 21.64 °C \\
20 & 2.0 V & 1.969 V & 0.016564 A & 0.100 A & $\SI{118.912}{\ohm}$& 21.67 °C \\
21 & 2.1 V & 2.060 V & 0.050870 A & 0.100 A & $\SI{40.5084}{\ohm}$& 21.7 °C \\
22 & 2.2 V & 2.144 V & 0.116211 A & 0.870 A & $\SI{18.4545}{\ohm}$& 21.73 °C \\
23 & 2.3 V & 2.222 V & 0.207145 A & 0.870 A & $\SI{10.7311}{\ohm}$& 21.75 °C \\
24 & 2.4 V & 2.299 V & 0.315034 A & 0.870 A & $\SI{7.29904}{\ohm}$& 21.78 °C \\
25 & 2.5 V & 2.371 V & 0.430436 A & 0.870 A & $\SI{5.51049}{\ohm}$& 21.88 °C \\
26 & 2.6 V & 2.442 V & 0.551020 A & 0.919 A & $\SI{4.43350}{\ohm}$& 21.9 °C \\
27 & 2.7 V & 2.513 V & 0.675942 A & 0.919 A & $\SI{3.71850}{\ohm}$& 22.0 °C \\
28 & 2.8 V & 2.585 V & 0.806100 A & 1.074 A & $\SI{3.20728}{\ohm}$& 22.11 °C \\
29 & 2.9 V & 2.655 V & 0.934523 A & 1.231 A & $\SI{2.84143}{\ohm}$& 22.24 °C \\
30 & 3.0 V & 2.724 V & 1.064797 A & 1.395 A & $\SI{2.55903}{\ohm}$& 22.41 °C \\
31 & 3.1 V & 2.794 V & 1.201838 A & 1.561 A & $\SI{2.32547}{\ohm}$& 22.57 °C \\
32 & 3.2 V & 2.864 V & 1.338410 A & 1.733 A & $\SI{2.13991}{\ohm}$& 22.83 °C \\
33 & 3.3 V & 2.936 V & 1.481502 A & 1.733 A & $\SI{1.98182}{\ohm}$& 23.02 °C \\
34 & 3.4 V & 3.004 V & 1.621473 A & 1.902 A & $\SI{1.85296}{\ohm}$& 23.34 °C \\
35 & 3.5 V & 3.073 V & 1.761034 A & 2.07 A & $\SI{1.74515}{\ohm}$& 23.55 °C \\
\bottomrule
\end{tabularx}
\end{table}
Una vez que se obtienen los datos se realiza un procesamiento, en este procesamiento se realiza una comparación en el comportamiento de las variables durante las 4 rondas. La Figura~\ref{fig:V_vs_I_exp1} y la Figura~\ref{fig:V_vs_I_exp2} muestran una comparación entre la curva de la corriente en las cuatro rondas correspondientes a sus experimentos.
\begin{figure}[H]
\centering
% Primera subfigura
\begin{subfigure}[b]{0.9\textwidth}
\centering
\includegraphics[width=\textwidth]{V_vs_I_Exp1.png}
\caption{Gráfica comparativa de las 4 rondas entre Voltaje y Corriente en los Electrodos del Experimento 1}
\label{fig:V_vs_I_exp1}
\end{subfigure}
\hfill
% Segunda subfigura
\begin{subfigure}[b]{0.9\textwidth}
\centering
\includegraphics[width=\textwidth]{V_vs_I_Exp2.png}
\caption{Gráfica comparativa de las 4 rondas entre Voltaje y Corriente en los Electrodos del Experimento 2}
\label{fig:V_vs_I_exp2}
\end{subfigure}
\caption{Gráficas comparativa entre Voltaje y Corriente en los Electrodos correspondiente a los Experimentos 1 y 2.}
\label{fig:V_vs_I}
\end{figure}
En la Figura~\ref{fig:V_vs_R_exp1} y \ref{fig:V_vs_R_exp2}, se muestra una comparativa entre los valores del voltaje y la resistencia en una ventana de $\SI{2.5}{\volt}-\SI{5}{\volt}$ correspondiente al Experimento 1 y 2. Se selecciona este rango para graficar debido a que al principio del estudio al no haber un flujo de corriente, el valor de la resistencia es muy alto, por lo que no se puede apreciar de mejor manera el cambio del valor.
\begin{figure}[H]
\centering
% Primera subfigura
\begin{subfigure}[b]{0.9\textwidth}
\centering
\includegraphics[width=\textwidth]{V_vs_R_EXP1_2.5_5.png}
\caption{Gráfica comparativa de las 4 rondas entre Voltaje y Resistencia Eléctrica del Experimento 1.}
\label{fig:V_vs_R_exp1}
\end{subfigure}
\hfill
% Segunda subfigura
\begin{subfigure}[b]{0.9\textwidth}
\centering
\includegraphics[width=\textwidth]{V_vs_R_EXP2_2.5_5.png}
\caption{Gráfica comparativa de las 4 rondas entre Voltaje y Resistencia Eléctrica del Experimento 2.}
\label{fig:V_vs_R_exp2}
\end{subfigure}
\caption{Gráficas comparativa entre Voltaje y la Resistencia eléctrica correspondiente a los Experimentos 1 y 2.}
\label{fig:V_vs_R}
\end{figure}
Como se puede apreciar en las Figuras~\ref{fig:V_vs_R_exp1} y \ref{fig:V_vs_R_exp2}, al inicio se puede apreciar una caída abrupta del valor de la resistencia eléctrica, esto dentro del rango $\SI{2.5}{\volt}-\SI{3.5}{\volt}$. Posterior a este valor el comportamiento tiende a tener una estabilidad al grado de poder deducir que se tiene el mismo valor, sin embargo, los valores no son los mismos. Debido a esto se realiza nuevas gráficas eligiendo los valores que se encuentran dentro del rango $\SI{3.5}{\volt}-\SI{5}{\volt}$.
\begin{figure}[H]
\centering
% Primera subfigura
\begin{subfigure}[b]{0.9\textwidth}
\centering
\includegraphics[width=\textwidth]{V_vs_R_EXP1_3.5_5.png}
\caption{Gráfica comparativa de las 4 rondas entre Voltaje y Resistencia Eléctrica del Experimento 1 dentro del rango de $\SI{3.5}{\volt}-\SI{5}{\volt}$}
\label{fig:V_vs_R_exp1_3.5}
\end{subfigure}
\hfill
% Segunda subfigura
\begin{subfigure}[b]{0.9\textwidth}
\centering
\includegraphics[width=\textwidth]{V_vs_R_EXP2_3.5_5.png}
\caption{Gráfica comparativa de las 4 rondas entre Voltaje y Resistencia Eléctrica del Experimento 2 dentro del rango de $\SI{3.5}{\volt}-\SI{5}{\volt}$.}
\label{fig:V_vs_R_exp2_3.5}
\end{subfigure}
\caption{Gráficas comparativa entre Voltaje y la Resistencia eléctrica correspondiente a los Experimentos 1 y 2 dentro del rango $\SI{3.5}{\volt}-\SI{5}{\volt}$.}
\label{fig:V_vs_R_2}
\end{figure}
Las Figuras~\ref{fig:V_vs_R_exp1_3.5} y \ref{fig:V_vs_R_exp2_3.5} muestran un acercamiento a un rango de valores mas chico, sin embargo, se puede apreciar como aunque los valores de la resistencia son mucho menores a los anteriores existe una variación significativa, por lo que no tiene ningún comportamiento estable y los valores dentro de las rondas son distintos.
Las últimas comparaciones corresponden a las Figuras~\ref{fig:V_vs_RIT_exp1_} y \ref{fig:V_vs_RIT_exp2}, donde se aprecia el cambio de la resistencia, temperatura y corriente, respecto al voltaje en los electrodos. Al igual que las Figuras~\ref{fig:V_vs_R_exp1_3.5} y \ref{fig:V_vs_R_exp2_3.5} se opta por un rango menor para poder apreciar mejor el cambio y poder observar su relación entre las variables.
\begin{figure}[H]
\centering
% Primera subfigura
\begin{subfigure}[b]{0.8\textwidth}
\centering
\includegraphics[width=\textwidth]{V_vs_R_I_T_Exp2_RA.png}
\caption{Gráfica comparativa entre la Corriente, Resistencia y Temperatura dentro del rango $\SI{3.5}{\volt}-\SI{5}{\volt}$ correspondiente al Experimento 1.}
\label{fig:V_vs_RIT_exp1_}
\end{subfigure}
\hfill
% Segunda subfigura
\begin{subfigure}[b]{0.8\textwidth}
\centering
\includegraphics[width=\textwidth]{V_vs_R_I_T_Exp1_RA.png}
\caption{Gráfica comparativa entre la Corriente, Resistencia y Temperatura dentro del rango $\SI{3.5}{\volt}-\SI{5}{\volt}$ correspondiente al Experimento 2.}
\label{fig:V_vs_RIT_exp2}
\end{subfigure}
\caption{Gráficas comparativa Resistencia, Temperatura, Corriente contra el Voltaje en los electrodos correspondiente a los Experimentos 1 y 2 dentro del rango $\SI{3.5}{\volt}-\SI{5}{\volt}$.}
\label{fig:V_vs_R_2}
\end{figure}
\subsection{Discusiones}
\subsubsection{Análisis de Voltaje y Corriente en los Electrodos.}
El estudio [ref-pendiente] reporta que los valores en los cuales el sistema comienza a tener un flujo de corriente en el medio corresponde al rango de voltaje $\SI{1.1}{\volt}-\SI{1.3}{\volt}$, esto se reporta de manera correcta en las 4 rondas del Experimento 1 y 2. Sin embargo, el valor donde a simple vista se puede apreciar que comienza la separación de los elementos $H_2$ y $O$ ronda en los valores de $\SI{1.8}{\volt}-\SI{1.9}{\volt}$ teniendo reproducibilidad en las 4 rondas tanto del Experimento 1 y 2.
A partir de los valores de $\SI{1.8}{\volt}-\SI{1.9}{\volt}$ el comportamiento de la corriente en los electrodos tiene una tendencia a crecer, sin embargo, existe una gran diferencia entro los valores de una ronda a otra. Como se estipulo antes, durante un experimento los componentes correspondientes a los electrodos y electrolito no fueron sustituidos. La degradación que sufrieron los electrodos y los electrolitos entre cada ronda se vio reflejado en la conducción de corriente. Como se puede apreciar en la Figura~\ref{fig:V_vs_I_exp1} los valores correspondientes a la \textit{RONDA A-20251121} y \textit{RONDA A-20251123} del \textit{Experimento 1}, existe una diferencia promedio de corriente de al menos $\SI{94}{\milli\ampere}$ teniendo como pico máximo de diferencia el valor de $\SI{273.94}{\milli\ampere}$. Analizando los valores correspondientes del \textit{Experimento 2} de la \textit{RONDA A-20251123} y \textit{RONDA C-20251124} se tiene que la diferencia de promedio de corriente es de \SI{248.37}{\milli\ampere} y la diferencia máxima es de \SI{562.8}{\milli\ampere}.
\subsubsection{Análisis de Resistencia y Voltaje en los Electrodos}
El calculo de la resistencia se dio a partir de la \textit{Ley de Ohm} la cual corresponde a la Ecuación~\ref{ley_ohm}:
\begin{equation}
V = I*R \rightarrow R = \frac{V}{I}
\label{ley_ohm}
\end{equation}
Donde $V$ corresponde al $V_electrodos$ y $I$ a $I_electrodos$. Como se muestra en las Figuras~\ref{fig:V_vs_I_exp1} y \ref{fig:V_vs_I_exp2}, al inicio del estudio no existe algún flujo de corriente por lo que el valor de la resistencia es muy grande, sin embargo, una vez que se rompe la barrera de conducción y empieza la generación de gas el valor de la resistencia tiene una caída abrupta. La variación del valor de la resistencia en el \textit{Experimento 1} correspondiente a la \textit{RONDA A-20251121} dentro del rango de $\SI{1.8}{\volt}-\SI{2.5}{\volt}$ tiene una diferencia de $\SI{2192}{\ohm}$, esto representa una caída del $\SI{99.77}{\percent}$. En el \textit{Experimento 2} en la \textit{RONDA A-20251123} dentro del mismo rango de voltaje se reporta un cambio en el valor de la resistencia de $\SI{1833.6244}{\ohm}$ esto representa una caída del $\SI{99.76}{\percent}$, aunque el cambio del valor de la resistencia es diferente del \textit{Experimento 1} y \textit{Experimento 2} la variación en porcentaje es el mismo por lo que el comportamiento es similar.
Como se puede apreciar las Figuras~\ref{fig:V_vs_R_exp1} y \ref{fig:V_vs_R_exp2} al inicio se puede ver una caída abrupta de del valor de la resistencia en las 4 rondas, tanto para el \textit{Experimento 1 y 2}. Sin embargo, la tendencia que marca en estas gráficas da la impresión que el valor de la resistencia se estabiliza e inclusive que los valores en las 4 rondas se iguala. Realizando un acercamiento y tomando un rango de valores para el análisis de $\SI{3.5}{\volt}-\SI{5}{\volt}$ se puede apreciar una diferencia muy significativa entre los valores de la resistencia respecto de la primera y última ronda. Analizando las rondas correspondientes a \textit{RONDA-A-20251121} y \textit{RONDA-A-20251123} del \textit{Experimento 1} se tiene que existe una diferencia promedio de $\SI{23.63}{\milli\ohm}$. En el caso de las rondas \textit{RONDA-A-20251123} y \textit{RONDA-C-20251124} del \textit{Experimento 2} la variación dentro del mismo rango de análisis es en promedio $\SI{145.56}{\milli\ohm}$.
\subsubsection{Análisis de Curvas de Corriente en Electrodos, Temperatura y Resistencia.}
[referencia-pendiente] reportan que al aumentar la temperatura del electrolito el flujo de corriente aumenta, por ende la resistencia que existe en el medio tendrá una tendencia a disminuir. Como se muestran en las Figuras~\ref{fig:V_vs_RIT_exp1_} y \ref{fig:V_vs_RIT_exp2} la tendencia del valor de la resistencia es a disminuir conforme aumenta la temperatura. El cambio que se reporta en el \textit{Experimento 1} es de $\SI{1.745154}{\ohm}$ a $\SI{0.94794}{\ohm}$ lo que representa una diferencia de $\SI{0.797214}{\ohm}$ que equivale a una disminución del $\SI{45.68}{\percent}$. En esta misma ventana tenemos un aumento de temperatura de $\SI{8.58}{\celsius}$ lo cual representa un $\SI{36}{\percent}$, hubo un aumento de $\SI{0.5362}{\celsius}$ por cada punto capturado en esta ventana. En el \textit{Experimento 2} en la misma ventana de análisis, hubo una disminución en el valor de la resistencia, paso de $\SI{1.39}{\ohm}$ a $\SI{0.768543}{\ohm}$, la diferencia es de $\SI{0.627433}{\ohm}$ lo que representa un $\SI{44.95}{\percent}$. El aumento de temperatura en esta misma ventana se reporta que fue $\SI{8.96}{\celsius}$ lo que representa el $\SI{38}{\percent}$, hubo un aumento de $\SI{0.56}{\celsius}$ por cada punto capturado en esta ventana. Como se puede apreciar los cambios generados reportados en tanto en la temperatura y la resistencia en ambos experimentos en la misma ventana de análisis no presentan una gran diferencia, lo que nos dice que hubo una buena reproducibilidad del experimento.
\section{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 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 $\SI{1.1}{\volt}$ a $\SI{1.3}{\volt}$, y una generación de gas claramente observable a partir de $\SI{1.8}{\volt}$ a $\SI{1.9}{\volt}$ en todas las rondas correspondientes a los \textit{Experimentos 1} y \textit{2} (\ref{fig:V_vs_I_exp1} y \ref{fig:V_vs_I_exp2}). 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 $\SI{500}{\milli\ampere}$ 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 \textit{Ley de Ohm} confirmó una caída abrupta una vez superada la barrera de conducción, registrándose reducciones superiores al $\SI{99.7}{\percent}$ dentro del rango de $\SI{1.8}{\volt}$ a $\SI{2.5}{\volt}$ 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 $\SI{3.5}{\volt}$ a $\SI{5}{\volt}$ (\ref{fig:V_vs_R_exp1_3.5} y \ref{fig:V_vs_R_exp2_3.5}) 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.
Asimismo, la evaluación conjunta de resistencia, corriente y temperatura evidenció una relación inversa clara entre la resistencia eléctrica y el incremento térmico del electrolito (\ref{fig:V_vs_RIT_exp1_} y \ref{fig:V_vs_RIT_exp2}). En ambos experimentos se observó una disminución cercana al $\SI{45}{\percent}$ en la resistencia dentro de la ventana de análisis seleccionada, acompañada por un incremento térmico aproximado de $\SI{9}{\celsius}$, 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.
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.
\section*{Acknowledgments}
\section*{Funding information}
\end{document}

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