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FP7

RAMSES — Resultado resumido

Project ID: 256768
Financiado con arreglo a: FP7-JTI
País: Francia

Células de combustible de óxido sólido con soporte metálico

Un equipo de científicos financiado por la Unión Europea ha creado una célula de combustible de óxido sólido con un substrato metálico poroso y delgadas capas cerámicas de electrodos y electrolitos. Este consorcio ha desarrollado una serie de materiales, componentes y procesos avanzados a la medida de esta tecnología y los ha empleado para crear células a escala real.
Células de combustible de óxido sólido con soporte metálico
Las células de combustible de óxido sólido (SOFC) son dispositivos diseñados para generar electricidad de forma altamente eficiente y calor a partir de distintos tipos de combustible, como el gas natural o el biogás. El proyecto RAMSES (Robust Advanced Materials for metal Supported SOFC) empleó un innovador método para abordar algunos de los problemas que presentan las SOFC. Entre estas deficiencias se cuentan el escaso rendimiento de ciclado debido a la expansión térmica o al estrés redox y el envenenamiento por cromo del cátodo.

Este concepto se basa en las células con soporte metálico (MSC), que por su resistencia y relación coste-rendimiento se han convertido en la nueva generación de células de combustible de óxido sólido. Las MSC ofrecen varias ventajas: su mayor resistencia constructiva se traduce en menos fallos mecánicos y los costes de fabricación también son menores, debido a que se reduce al mínimo la cantidad de materiales cerámicos, de elevado coste. Gracias a la menor temperatura de funcionamiento, también disminuyen los costes de las instalaciones de producción eléctrica.

No obstante, es esencial mejorar su rendimiento a menos de 700 °C, así como su durabilidad y ruta de fabricación. El proyecto RAMSES, financiado con fondos europeos, se puso en marcha para optimizar la tecnología de SOFC. Su objetivo técnico consistía en alargar la vida útil de las SOFC a bajas temperaturas (~700 °C). A tales efectos, se utilizaron sofisticados materiales para los electrodos y los electrolitos, especialmente aptos para bajas temperaturas.

En el marco de esta iniciativa se adaptaron los materiales, los componentes y los procesos a las necesidades de las MSC. Así, se optimizó un sustrato metálico revestido para que cumpliese los requisitos de bajo coste, sinterabilidad en atmósferas poco oxidantes y resistencia a la oxidación. El polvo de electrolito especialmente adaptado permite reducir en 100 °C la temperatura de sinterización, si se compara con la del polvo de 8YSZ.

Asimismo, el equipo descubrió que utilizando un ánodo modificado de Ni-8YSZ y un cátodo de niquelato podían alcanzarse resistencias bajas de polarización, de 0,37 y menos de 0,20 Ohm/cm² a 600 °C. La aplicación progresiva de estos materiales a las células con soporte metálico permitió mejorar el rendimiento de las MSC tubulares y obtener una durabilidad de más de quinientas horas y quinientos ciclos térmicos.

La Empresa Común Pilas de Combustible e Hidrógeno (FCH JU) y la Asociación Internacional para la Economía del Hidrógeno (IPHE) habían identificado los costes y la durabilidad como los principales obstáculos para la utilización generalizada de las SOFC. El proyecto RAMSES, financiado por la FCH-JU, aportó su grano de arena para que las SOFC sean más sólidas y asequibles y puedan introducirse en el mercado en un futuro próximo.

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Palabras clave

Células de combustible de óxido sólido, células con soporte metálico, electrodos, electrolito, material cerámico
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