Tecnologías óptimas para sistemas de pilas de combustible
La tecnología de pilas de combustible de óxido sólido (SOFC) aún es incipiente en comparación con las tecnologías de membranas de intercambio de protones y de pilas de combustible de carbonato fundido, sin embargo las SOFC pueden utilizarse en más aplicaciones. La tecnología de SOFC basada en materiales cerámicos más económicos podría ser competitiva respecto de tecnologías convencionales. Es posible obtener SOFC con eficiencias superiores a un 60 % en la generación de energía eléctrica y superiores a un 90 % en la cogeneración de calor y energía. No obstante, para su implantación masiva las SOFC deberán ser muy eficientes y fiables, con larga vida útil. El objetivo del proyecto financiado por la Unión Europea CATION (Cathode subsystem development and optimisation) es optimizar el subsistema catódico. Contiene un cátodo, el lado por donde ingresa el aire y se expulsa el gas residual, y un ánodo, un electrolito de óxido sólido entre los mismos, y se trata de un subsistema que determina en gran medida la eficiencia eléctrica de todo el sistema de las SOFC. Los socios del proyecto se propusieron mejorar el suministro de fluido y el manejo del calor así como el subsistema del cátodo, incluidos los componentes como los intercambiadores de calor, quemadores y sopladores. El objetivo fue alcanzar una eficiencia eléctrica de un 55 % y 40 000 horas de operación para el sistema de SOFC de 250 kW estacionario. Tras un estudio integral de las diferentes alternativas para el subsistema de cátodos, el análisis del modelado y la fiabilidad del sistema, se obtuvieron diferentes disposiciones de la estructura apilada eyectora y modular. Se desarrollaron más herramientas para optimizar el núcleo recuperador y los científicos probaron nuevos conceptos para el cátodo y el quemador. Las investigaciones se centraron en las soluciones más adecuadas, a saber, la recirculación por el eyector y el aire en serie. Se eligió el eyector catódico en atención a su superioridad en aspectos críticos, como la sensibilidad a las desviaciones de la calidad del apilado y las características operativas y de control. Al mismo tiempo, se optimizó el subsistema de ánodos de la SOFC dentro del marco del proyecto financiado por la Unión Europea ASSENT. Aprovechando la experiencia con sistemas de demostración de 50 kW, a partir de los proyectos CATION y ASSENT se ha obtenido un sistema de 250 kW prometedor que cumple con los objetivos de las políticas energéticas de Europa.
Palabras clave
Pilas de combustible, pilas de combustible de óxido sólido, SOFC, generación de energía eléctrica, subsistema de cátodos