Diagnosis del rendimiento y degradación de las celdas de combustible
Una de las condiciones principales para que las pilas de SOFC puedan acceder al mercado es que exhiban una tasa de degradación extremadamente baja. Si bien las aplicaciones estacionarias requieren una vida útil de las celdas y de las pilas de hasta unas veinte mil horas, los grupos de potencia auxiliares estacionarios exigen más de cuarenta mil horas de servicio. Hasta el momento ha sido difícil alcanzar este objetivo, salvo con diseños muy específicos. Un equipo de investigadores ha puesto en marcha el proyecto DESIGN (Degradation signatures identification for stack operation diagnostics), financiado por la UE, con el propósito de identificar trazas características de fenómenos lentos los cuales, no obstante, ejerzan a largo plazo un efecto nocivo tanto en el rendimiento como en la durabilidad de las pilas de SOFC. El objetivo último ha sido aportar un método válido que permita diagnosticar fallos a partir del procesamiento de datos adquiridos mediante un número reducido de sensores. Junto con los miembros industriales del proyecto GENIUS, estos investigadores han estudiado fenómenos perjudiciales que poco a poco aceleran la degradación de las pilas de SOFC. Como punto de partida se han centrado en el efecto de las condiciones operativas dañinas sobre los subcomponentes de las pilas, considerando celdas individuales, unidades repetitivas simples y pilas pequeñas. Una serie de experimentos exhaustivos ha permitido demostrar que la mayoría de los problemas de las celdas y de las pilas tienen que ver con los tipos de materiales empleados y sus calidades. Sin embargo, las disfunciones del sistema también desempeñan un papel clave y se han clasificado bien como efectos provocados por impurezas, bien como condiciones operativas insatisfactorias. Este último caso contempla una proporción oxígeno-carbono incorrecta y una utilización local de combustible elevada. Un estudio de riesgos y operabilidad ha permitido evaluar sistemáticamente las disfunciones de las pilas y las consecuencias de las mismas. Sobre la base de estos resultados los investigadores han desarrollado un plan de ensayos para simular la reoxidación anódica provocada por una sobreutilización del combustible —uno de los fenómenos más graves y frecuentes— así como otros dos mecanismos de degradación. Durante la última fase del proyecto DESIGN se han ampliado estas trazas concretas, que caracterizan fenómenos de degradación lentos a escala local, con el propósito de diagnosticar pilas de tamaño real de hasta sesenta y cuatro celdas y con instrumentación limitada. Cabe destacar el hecho de que ha quedado confirmada la reproducibilidad de las trazas identificadas, así como su fiabilidad, como base de una herramienta de diagnosis destinada a pilas comerciales. Para implantar la herramienta de diagnosis se han puesto en común los protocolos y los datos de los ensayos con el proyecto DIAMOND, que es la continuación directa del proyecto DESIGN. Una tecnología de diagnosis capaz de detectar fallos potenciales ejercerá una influencia significativa en la vida útil de las pilas de SOFC, y en último término favorecerá que el mercado adopte ampliamente esta tecnología tan prometedora.
Palabras clave
Celda de combustible de óxido sólido, generación de electricidad, tecnología de diagnosis, trazas de degradación, operación por pilas
