Pilas de combustible de larga duración para aplicaciones estáticas
Las PC son dispositivos de conversión electroquímica que generan electricidad mediante una reacción química entre un combustible como el gas hidrógeno (H2) y el oxígeno presente en la atmósfera. Es por tanto un proceso de conversión electroquímica en el que no tiene lugar combustión, no se emplean combustibles fósiles, no se emiten partículas y solo produce agua como subproducto. Además, las PC son eficaces, silenciosas y no cuentan con piezas móviles, por lo que no se produce degradación por fricción. Las PC de membrana de intercambio de protones (PEM), también denominadas PC de membrana electrolítica de polímero, son en la actualidad la tecnología más avanzada para las aplicaciones de automoción. El equipo científico de este proyecto se ha centrado en desarrollar técnicas de producción a bajo coste y en lograr una vida útil de cinco mil horas. Una gran duración y menos costes de mantenimiento son dos características de las aplicaciones estacionarias que suelen primar sobre la de inversión inicial. El proyecto con fondos europeos STAYERS (STAYERS Stationary PEM fuel cells with lifetimes beyond five years) busca aumentar la longevidad (más de 40 000 horas de uso continuo) y reducir la degradación de esta tecnología. Durante el último periodo documentado de seis meses, los científicos al cargo del proyecto se dedicaron a completar y analizar los datos obtenidos de los ensayos de envejecimiento acelerado y de ejecutar las últimas pruebas de campo. Su trabajo comprendió el análisis forense tras su desmontaje de las combinaciones más prometedoras. En el último ensayo se trabajó con dos membranas creadas con procesos mejorados. Las mejoras evitan realizar un postratamiento, facilitan la producción en rodillos en lugar de en hojas e integran limpiadores de radicales libres. Las membranas se integraron en ensamblados de electrodos de membrana (MEA) de tercera y cuarta generación y a continuación se integraron en pilas de PC con distintas combinaciones, una de ellas consistente en una disposición en arco iris dotada de múltiples variaciones de MEA en una pila. Los ensayos de campo con las pilas mostraron mecanismos de degradación irreversibles, si bien aún se está estudiando la degradación reversible. Una de las MEA la redujo considerablemente. Además, la sensibilidad de las MEA a las impurezas en el H2 no queda afectada por un envejecimiento acelerado, pero su funcionamiento sí que se modifica cuando aumenta la sensibilidad a las impurezas en el aire. En cualquier caso, la MEA con el menor cambio se ajusta a los objetivos del proyecto. Todas las pilas se extrajeron y analizaron para sacar a la luz los mecanismos de degradación predominantes. Los resultados del proyecto deberían situar a Europa como líder mundial en tecnologías de hidrógeno y PC, lo que redundará en oportunidades de negocio y contribuirá a reducir las emisiones y sus efectos climáticos. Una duración prolongada reduce los costes operativos y aumenta la viabilidad económica de los proyectos. Un ejemplo de ello reside en las centrales eléctricas de PEM del orden de los megavatios que convierten el hidrógeno residual en electricidad «limpia».
Palabras clave
Pilas de combustible, membranas de electrolito polimérico, PEM, degradación, longevidad, gas hidrógeno, envejecimiento acelerado, ensamblados de electrodos de membrana, MEA
