Plantas eléctricas

células de combustible.

 

Una empresa noruega está desarrollando generadores diesel silenciosos basándose en un nuevo tipo de célula de combustible. Nordic Power Systems, que construye los generadores del ejército del país, ha probado con éxito una célula de combustible de ácido sólido de 250 vatios desarrollada por SAFCell, una empresa surgida de Caltech. Las empresas están ahora trabajando en un sistema de 1,2 kilovatios.

 Las células de combustible de ácido sólido se encuentran todavía en una fase inicial de desarrollo. Sin embargo SAFCell afirma que son más simples que las células de combustible convencionales, y los componentes clave (como el electrolito) pueden ser fabricados con materiales relativamente baratos. Los investigadores que desarrollan la tecnología piensan que podría ser lo suficientemente barata para sustituir a las turbinas de las centrales eléctricas de alta eficiencia. (El alto coste de las actuales células de combustible las limita a aplicaciones específicas, tales como la energía de reserva.)
Los nuevos generadores funcionan mediante la producción de gas de hidrógeno a partir de diesel en un proceso conocido como reforma (el combustible se calienta pero no se quema, y se mezcla con aire y vapor). Después, el hidrógeno se incorpora a la célula de combustible para producir electricidad. A diferencia de las células de combustible que han sido puestas a prueba en automóviles, las nuevas células pueden tolerar las impurezas, tales como el monóxido de carbono, que están presentes en el hidrógeno hecho a partir del diesel. En la producción a gran escala, las nuevas células de combustible también podrían ser significativamente más baratas que las células de combustible de óxido sólido de alta temperatura, como por ejemplo las que vende Bloom Energy, puesto que operan a temperaturas más bajas, y no requieren costosos materiales tolerantes al calor, asegura Calum Chisolm, director general de SAFCell.
Las células de combustible de ácido sólido se demostraron por primera vez en el laboratorio hace 10 años. Están basadas en ácidos sólidos que son buenos para la conducción de iones de hidrógeno, o protones, una clase de productos químicos que fueron descubiertos en la década de los 80, aunque se creía que eran poco prácticos para las células de combustible puesto que se disuelven en agua, la cual se produce cuando las células de combustible se combinan con hidrógeno y oxígeno. Sossina Haile, profesora de ciencias de los materiales e ingeniería química en Caltech, junto a sus colegas, descubrió una manera sencilla de solucionar este problema: hacer que las células de combustible funcionasen a temperaturas lo suficientemente altas como para convertir el agua en vapor, el cual no disuelve los ácidos sólidos.
Las células de combustible resultantes combinaban los beneficios de dos tipos principales de células de combustible: las células de combustible con membrana de electrolito de polímero y las células de óxido sólido. Las células de combustible con membrana de electrolito de polímero, el tipo que GM y otras empresas usan en sus prototipos de vehículos con células de combustible, son prácticas porque funcionan a bajas temperaturas. Sin embargo, a estas bajas temperaturas, el monóxido de carbono puede acumularse en los catalizadores y evitar que hagan su trabajo. Esto hace que tengan que utilizar combustible de hidrógeno purificado, que no está ampliamente disponible. Las nuevas células de combustible de ácido sólido pueden funcionar a temperaturas más altas (250°C en lugar de 90°C) bajo las cuales el dióxido de carbono no es un problema, por lo que pueden funcionar con hidrógeno creado sobre el terreno a partir de gas natural e incluso combustibles relativamente sucios como el diesel, que es mucho más fácil de conseguir que el hidrógeno.
En su capacidad para utilizar una gama de combustibles, las nuevas células de combustible son como las de óxido sólido. Sin embargo estas últimas suelen funcionar a temperaturas altas-entre 800°C y 1000°C-y requieren materiales costosos. Las nuevas células de combustible, una vez en dentro de la producción comercial, se espera que cuesten tanto como las células de combustible de óxido sólido que vende Bloom Energy, señala Chisolm, aunque los costes podrían bajar rápidamente a cerca de una décima parte del coste de la tecnología de Bloom a medida que la empresa desarrolle e implemente una serie de medidas de ahorro. En ese momento, las células de combustible serían lo suficientemente baratas como para ser competitivas con las turbinas de alta eficiencia en las plantas eléctricas.
Un desafío clave es la reducción de la cantidad de catalizador de platino usado, afirma Robert Savinell, profesor de ingeniería química en la Case Western Reserve University. Haile y los investigadores de SAFCell ya han identificado un catalizador de platino-paladio y unos métodos de deposición de catalizador que reducen la cantidad de platino requerido y aumentan la potencia de salida, pero la cantidad de platino debe reducirse más. Están desarrollando nuevos catalizadores que se aprovechen del hecho de que el sistema funcione a temperaturas relativamente bajas.
Otra opción es el reciclaje del platino, un proceso relativamente simple gracias a la composición química de las células de combustible, señala Chisolm. Eso, combinado con un buen plan de financiación, podría permitir que las células de combustible alcanzasen los 1.000 dólares por kilovatio, un punto ampliamente considerado como el punto en el cual las células de combustible disfrutarán de una adopción masiva, afirma.