Materiales alternativos para los electrodos de las pilas de combustible
Las pilas de combustible con membrana electrolítica de polímero operadas a alta temperatura (HT-PEMFC), que generan electricidad a partir del hidrógeno mediante el reformado de gasóleo o de metanol, han suscitado un interés notable. Merced a su rango de temperatura operativa más elevado —normalmente entre los 150 y los 180 °C—, permiten utilizar reformadores combinados de menor tamaño y precio. Se logró integrar un generador a base de HT-PEMFC en un vehículo propulsado por combustibles líquidos habituales, entre ellos la gasolina y el metanol. En el marco del proyecto ARTEMIS (Automotive PEMFC range extender with high temperature improved MEAs and stacks), financiado por la UE, se avanzó en este tipo de apilamiento de HT-PEMFC, caracterizada por una temperatura operativa mínima de 130 °C y destinada a aplicaciones automovilísticas. Se desarrollaron materiales alternativos para CEM que se integrarán en un apilamiento eléctrico de HT-PEMFC de 3 kW. Los CEM se basan en membranas fabricadas con fibras sintéticas de punto de fusión elevado y capas catalíticas optimizadas. Estas últimas requieren menor carga, son muy eficientes a alta temperatura y resisten mejor el efecto de contaminantes como el monóxido de carbono. Tras fabricar CEM a partir de materiales de referencia disponibles en el mercado, el equipo del proyecto ARTEMIS integró paulatinamente en los CEM los nuevos componentes desarrollados a fin de evaluar su compatibilidad. Se definieron protocolos específicos para caracterizar y validar materiales y componentes. Quedó demostrado que los nuevos materiales ligeros mantenían su resistencia mecánica, su estabilidad química y su conductividad. A continuación la labor se centró en desarrollar membranas de polímero con elevado dopado químico, así como soportes y catalizadores anódicos y catódicos capaces de soportar temperaturas de entre 150 y 180 °C. Se consiguió reducir de manera importante las cargas de catalizadores metálicos del grupo del platino en comparación con las utilizadas actualmente en las HT-PEMFC. En el ámbito del proyecto ARTEMIS se abordaron los aspectos problemáticos planteados por las aplicaciones automovilísticas de las pilas de combustible, pero esta labor también beneficia significativamente a otros campos como el de los vehículos especializados, la generación distribuida de energía e incluso las unidades de procesamiento acelerado. Los futuros trabajos de investigación y desarrollo comprenderán demostraciones en CEM y en apilamientos, tanto a nivel de subsistema como de sistema.
Palabras clave
Pilas de combustible, conjuntos de electrodo y membrana, HT-PEMFC, hidrógeno, ARTEMIS
