Una nueva generación de celdas de combustible rentables
Las tecnologías de celdas de combustible basadas en tecnologías de membranas de electrolito polimérico (PEM) podrían revolucionar el transporte, al aumentar de forma muy importante la eficiencia energética y reducir los impactos ambientales. Sin embargo, para que puedan ser viables en el mercado, es necesario reducir sus costes. Casi todas las celdas de combustible PEM actuales utilizan partículas de platino sobre un soporte de carbono poroso para catalizar la oxidación del hidrógeno y la reducción del oxígeno. Los trabajos previos se han centrado en el estudio de los catalizadores y muy poco en otros aspectos de las capas activas cuyo efecto sobre el rendimiento de la celda de combustible es clave. A través del proyecto PEMICAN (PEM with innovative low cost core for automotive application) se han logrado nuevos avances en el desarrollo de las capas activas. PEMICAN propuso abaratar los costes del catalizador a 0,15 g de platino por kW. Para ello, se centró en el aumento del uso de catalizador y de la densidad de potencia mejorando las propiedades de transporte de las capas activas. Este método se combinó con la reducción de la carga del catalizador mediante el control de su distribución hasta una capa muy delgada en el lado del ánodo y gradientes en el lado del cátodo. Así, se ha trabajado en la incorporación de electrolitos específicos y negro de carbón en las capas activas. Estas nuevas materias primas permitieron mejorar la transferencia de cargas y gas, aumentando la corriente eléctrica producida y en consecuencia la densidad de potencia. Para reducir la carga del catalizador, las entidades asociadas colocaron el platino en los lugares en los que mejor se aprovecha. Las pruebas demostraron que es difícil alcanzar altas densidades de potencia con una carga de catalizador tan baja (a saber, 0,15 g/kW). Próximamente, la prioridad será alcanzar valores de densidades de potencia ideales de 1 W por metro cuadrado, aunque para ello sea necesario aumentar la carga del catalizador. Las entidades asociadas únicamente alcanzaron una disminución de la carga de platino de 1 a 0,57 g por platino. También se desarrolló un modelo de red porosa de la capa catódica del catalizador. Las simulaciones demostraron que los electrodos no uniformes producen un efecto positivo sobre el rendimiento de la celda de combustible basadas en PEM, mientras que el catalizador de platino será más eficiente si el electrodo es más delgado. Los resultados del proyecto contribuirán a disminuir los costes de las celdas de combustible basadas en PEM, permitiendo la comercialización masiva en automoción. Aunque en el proyecto se trabajó con platino puro, es posible adaptar los resultados al uso de platino impuro, que permite reducir más los costes.
Palabras clave
Celdas de combustible, platino, membrana de electrolito polimérico, capas activas, automoción, densidad de potencia
