Un cambio radical en el modelado de pilas de combustible
Las PEMFC son sistemas complejos no lineales. Se necesitan nuevas herramientas de diagnóstico para mejorar su durabilidad y eficiencia y para reducir el coste y el tiempo de desarrollo requerido. El proyecto PUMA MIND (Physical bottom up multiscale modelling for automotive PEMFC innovative performance and durability optimization), que contó con financiación de la Unión Europea, obtuvo modelos matemáticos potentes para respaldar el diseño y la mejora de estas herramientas. Para desarrollar estos modelos y herramientas, los socios del proyecto primero abordaron la falta de comprensión del funcionamiento de la pila como sistema multiescala desde el material hasta el nivel de sistema. En consecuencia, mejoraron sus conocimientos sobre la interrelación del sistema multiescala y su impacto sobre el rendimiento y la durabilidad de las PEMFC. En concreto, este conjunto de herramientas de simulación ofrece un mayor conocimiento acerca de la relación entre mecanismos a distintas escalas relacionados con el catalizador operante, la electroquímica, los mecanismos de transporte y su impacto relativo sobre el comportamiento global de la pila en condiciones reales en aplicaciones de automoción. Los investigadores desarrollaron modelos matemáticos robustos y dinámicos para su uso con fines de mando y control, que también ofrecían capacidades predictivas. La mayoría de los modelos se sometieron a pruebas durante experimentos con el objetivo de garantizar la aplicabilidad de componentes y catalizadores comercialmente disponibles. Para los experimentos se utilizaron los catalizadores más adecuados para la tecnología de fabricación de conjuntos de membrana-electrodo. Se espera que las innovaciones de PUMA MIND reduzcan el número de experimentos y, por lo tanto, el coste necesario actualmente para crear modelos empíricos clásicos con capacidades de predicción limitadas. Estas innovaciones permitirán orientar mejor las caracterizaciones experimentales en condiciones representativas de las aplicaciones de los usuarios finales. Y también redundarán en nuevas estrategias de funcionamiento que reduzcan la degradación del rendimiento y estrategias para mejorar la estabilidad de los materiales y componentes. Los conocimientos adquiridos acerca de las PEMFC durante el proyecto PUMA MIND deberían contribuir a colocar a Europa a la vanguardia mundial de las tecnologías de pila de combustible e hidrógeno.
Palabras clave
Pilas de combustible de membrana de intercambio de protones, PUMA MIND, modelado multiescala
