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Hacia la conversión completa del hidrógeno en electricidad

Un equipo de investigadores financiado por la Unión Europea ha protagonizado importantes avances científicos relativos a los materiales y sistemas destinados a desarrollar la nueva generación de pilas de combustible de alta eficiencia. Con ella se pretende que la conversión del hidrógeno en electricidad alcance una utilización de combustible del 100 % y se realice en una sola etapa.
Hacia la conversión completa del hidrógeno en electricidad
Las pilas de combustible de óxido sólido (SOFC) utilizan como electrolito (medio conductor) una cerámica sólida. Se trata de dispositivos de conversión de combustible en electricidad prometedores que están basados en procesos electroquímicos y no de combustión. Su eficiencia y estabilidad se encuentran, no obstante, limitadas por varios factores.

Las SOFC conductoras de protones, también conocidas como pilas de combustible cerámicas conductoras protónicas o pilas de combustible de cerámica protónica (PCFC), utilizan un electrolito conductor de protones, en lugar de un óxido conductor de iones, y ofrecen un potencial teórico de utilización de combustible del 100 %. Sin embargo, las escasas estabilidad, sinterabilidad y conductividad protónica DC de los electrolitos candidatos habían representado, hasta ahora, un obstáculo insalvable para el desarrollo comercial de esta tecnología. Los socios del proyecto «Efficient and robust fuel cell with novel ceramic proton conducting electrolyte» (EFFIPRO) se propusieron mejorar el rendimiento general de las PCFC empleando para su fabricación nuevos materiales electrolíticos más estables como el óxido mixto de lantano y niobio (LaNbO4), entre otros.

Gracias a un riguroso programa de investigación, los miembros del consorcio lograron determinar que el mejor material conductor de protones era una nueva clase de cerámica conductora de protones estable a base de óxidos de tungsteno lantaneados (LWO). Utilizando el método de deposición por láser pulsado (PLD), los investigadores fabricaron un electrolito LWO con un soporte de aleación metálica porosa y un ánodo funcional de cromato de lantano (LaCrO3) dopado con estroncio o LSC. Se trata de la primera estructura PCFC de tercera generación de la que existe constancia y sobre la que ya se ha presentado una solicitud de patente.

Dadas sus posibilidades para ofrecer una gran eficiencia a temperaturas de funcionamiento intermedias, parece probable que las PCFC vayan a desempeñar un papel importante en las futuras políticas sobre energía. Los socios de EFFIPRO han dado los primeros pasos en este sentido, basándose en determinadas clases de materiales novedosos y han identificado los problemas y soluciones relacionados con la aplicación de electrolitos de película delgada y estructuras de electrodos compatibles.

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