Debutó el 6 de junio de 1996 en un partido contra en la Copa USA que terminó con victoria para México cuando el director Bora Milutinovic lo hizo ingresar en sustitución de Alberto García Aspe. Palencia fue incluido en el equipo mexicano para la Copa América 1997 en Bolivia, vistiendo la camiseta número 17. Fue el único jugador de Cruz Azul seleccionado en el equipo. Jugó en el partido inaugural de la fase de grupos, una victoria de 2-1 contra Colombia el 13 de junio de 1997. En el segundo partido, el 16 de junio de 1997, Palencia jugó en la derrota por 3-2 ante Brasil. El 19 de junio de 1997, jugó todo el partido, último por fase de grupos, con un empate por 1-1 sobre Costa Rica. México terminó en el segundo lugar de su respectivo grupo con cuatro puntos, enfrentando a Ecuador en los cuartos de final el 22 de junio de 1997, partido que terminó empatado 1-1 y llegó hasta los penales, donde el tricolor consiguió avanzar a semifinales. El 25 de junio de 1997 se enfrentó ante la local Bolivia en La Paz en el partido de semifinales que terminó con derrota para el combinado mexicano. En el partido por el tercer lugar México terminó venciendo por la mínima diferencia a la selección de Perú.Formó parte de la selección que participó en la Copa FIFA Confederaciones 1997 en Arabia Saudita, donde anotó su primer y segundo gol como seleccionado ante el equipo anfitrión.