Ampliar las condiciones de operación de las pilas de combustible
Las pilas de combustible PEM son un dispositivo de conversión de energía electroquímica relativamente sencillo. No obstante, en la práctica, la obtención del combustible para utilizarlas de manera fiable en las condiciones operativas necesarias durante periodos prolongados de tiempo no es un proceso tan sencillo como podría parecer. Por ejemplo, las condiciones de alta temperatura (superiores a los 100 °C) y humedad afectan al rendimiento de una membrana, que requiere la cantidad correcta de agua para funcionar. El proyecto financiado con fondos europeos IMMEDIATE se creó para mejorar los ensamble membrana-electrodo (MEA) de pilas de combustible PEM que operan desde temperaturas bajo cero a 120 °C a una humedad relativa del 25 %. Los miembros del consorcio se basaron en el trabajo de IPHE-GENIE, un proyecto anterior de gran éxito, y desarrollaron catalizadores para pilas de combustible PEM que reducen aún más el empleo de platino en MEA y aumentan el rendimiento del catalizador y la estabilidad electroquímica. Esto se logró mediante el diseño de materiales nuevos para las capas de difusión del gas y la optimización de la composición y la morfología de tanto las capas microporosas como los electrodos. El equipo científico desarrolló también ionómeros nuevos con una alta conductividad protónica y elevada estabilidad térmica y dimensional. El proceso de evaluación se dedicó a dos ámbitos, determinar el rendimiento y la durabilidad de los MEA en autobuses urbanos y calcular el coste de un sistema de propulsión alternativo basado en el coste de los MEA. También se diseñaron y caracterizaron con detalle nuevos materiales de sustrato carbónico con un área de superficie intermedia y estructura de poro optimizada. Además, se crearon y optimizaron dos procedimientos de preparación de catalizadores para la preparación de catálisis de Pt de alta carga, los cuales se caracterizaron en función de su carga de Pt, tamaño de Pt y morfología. Los MEA de IMMEDIATE mostraron una durabilidad excelente con más de quinientas horas de ensayos intensos en autobuses. El coste de los MEA se redujo considerablemente y se esperan ahorros importantes en los costes totales calculados para el sistema de propulsión, sobre todo si se tiene en cuenta que las piezas contribuyen en gran medida al coste total. Es más, una temperatura y humedad operativas con mayor margen aumentarán la capacidad de comercialización de la tecnología de pilas de combustible PEM.
Palabras clave
Pilas de combustible, membrana de intercambio protónico, IMMEDIATE, ensamble membrana-electrodo, platino
