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AUTomotive deRivative Energy system

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Los sectores del transporte y la generación de energía unen fuerzas para acelerar el desarrollo de las pilas de combustible

En lo que respecta a las pilas de combustible, llevar al mercado un sistema eficaz, sostenible y asequible es un objetivo compartido tanto por el sector de la automoción como por el estacionario. Una iniciativa de la Unión Europea ha sentado las bases para una nueva generación de sistemas de pilas de combustible que reduzcan las emisiones de CO2.

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La creación de sinergias entre estos dos mercados no competidores tiene beneficios, tanto en cuanto al aumento del volumen de producción como, en última instancia, a la reducción de costes para que las pilas de combustible sean competitivas para las tecnologías involucradas. El proyecto financiado con fondos europeos AutoRE «preparó el camino para los sistemas de pilas de combustible de última generación a fin de ofrecer una producción combinada de calor y electricidad a edificios comerciales e industriales», comenta el coordinador Greg Kelsall.

El primer prototipo de una unidad de pilas de combustible a un intervalo de potencia intermedio ya es una realidad

El equipo de AutoRE construyó y probó un sistema prototipo de pila de combustible para la producción combinada de calor y electricidad de 50 kWe. Incluye un receptáculo de pilas de combustible que consta de una pila de combustible de membrana de intercambio de protones procedente de la automoción, un contenedor para la producción de hidrógeno que contiene reactores de reformado de gas natural e intercambiadores de calor, junto con una unidad de absorción por cambio de presión y depósitos tampón de gas de cola e hidrógeno. La validación demostró que el prototipo no conseguía funcionar como un sistema totalmente integrado. Como resultado, el proyecto se centró en explotar varios componentes del sistema que podían reducir costes y aumentar la durabilidad y la eficacia. Se trata del reformador de gas natural, la pila de combustible procedente de la automoción y el separador de hidrógeno de membrana. No obstante, el sistema prototipo permitió a los socios del proyecto aprender algunas lecciones clave. En futuros diseños, sería mejor reducir la presión de funcionamiento del reformador. Esto permitirá utilizar materiales estándar mientras se evitan problemas relacionados con la corrosión y, a continuación, presurizar el reformado en una etapa del proceso después del reactor principal. Si se pudiera aplicar un método de limpieza del reformado que reduzca considerablemente las fluctuaciones de presión y elimine la necesidad de almacenar hidrógeno y gas de síntesis en futuros sistemas, se reduciría mucho el riesgo de explosión. Esto simplificará los requisitos del permiso y de cumplimiento de normativas de las instalaciones. El riesgo de explosión se reduciría gracias a la eliminación de los propios depósitos y, sobre todo, a la considerable reducción del volumen de gas almacenado en el sistema en un momento dado. Al eliminar las cargas asociadas a la absorción por cambio de presión y las válvulas de cierre de seguridad de cada tubería de entrada y salida, también disminuirían las cargas parásitas del sistema. Estas válvulas de cierre son necesarias para impedir que los depósitos se vacíen durante una fuga. Para futuros diseños, los socios también recomiendan que el almacenamiento de gas se reduzca a un mínimo absoluto. Además, siempre que sea posible, deben utilizarse accesorios duraderos de estanqueidad.

La modelización muestra el camino a seguir

Los miembros del equipo elaboraron una extensa modelización en el prototipo a fin de mejorar el sistema en el futuro. Esto se llevó a cabo para la configuración básica y para futuras mejoras de diseño, como la sustitución del absorbedor por oscilación de presión por un sistema selectivo basado en membranas. Según la modelización, se puede alcanzar una eficiencia eléctrica objetivo del 47 %. Gracias a la reducción de las cargas de la pila de combustible en el sistema, pueden alcanzarse unos objetivos de carga eléctrica y térmica del 90 % y del 43 %, respectivamente. «Esta cooperación, la primera en Europa, de desarrolladores de sistemas de pilas de combustible de los sectores estacionario y de la automoción acelerará aún más el desarrollo de pilas de combustible», concluye Kelsall. «Es una situación ideal para las pilas de combustible automotrices».

Palabras clave

AutoRE, pila de combustible, automoción, sistema de pilas de combustible, producción combinada de calor y electricidad, sistema estacionario de pilas de combustible

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