Análisis del mercado

Actualmente los equipos encontrados de celdas de combustibles se encuentran a nivel estacionario, principalmente residencial e industrial. En el tema vehicular el principal proveedor de celdas para vehículos la lidera la empresa Ballard con empresas como Ford, GM, Chrysler, Volkswagen, Honda, Nissan y Volvo. Utilizan

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principalmente celdas de tipo PEM por su baja temperatura de operación pero con un costo elevado. Otras empresas como Toyota, Hyundai, Renault, BMW también hacen investigaciones al respecto. Otro ítem muy importante en el mercado de celdas de combustible son las pilas para propósito investigativo y/o educacional.

“Las celdas de combustible son ideales para generación de potencia, ya sea conectada a la red eléctrica para proveer potencia suplementaria y aseguramiento de respaldo en áreas críticas, o bien instaladas como generadores independientes de la red para servicio en sitio en áreas en áreas inaccesibles para las líneas de potencia. Ya que las celdas de combustible operan silenciosamente, reducen la contaminación por ruido, pero también el calor subproducto de la celda de combustible puede ser usado para proporcionar calefacción ó agua caliente.

Hay tres componentes principales en un sistema de celda de combustible residencial – el reformador de combustible para generar hidrógeno, el generador de celda de combustible y el acondicionador de potencia. El acondicionador de potencia convierte la corriente directa DC del conjunto de celdas en corriente alterna AC, que muchos aparatos electrodomésticos utilizan para su operación. Fuel Cell Technologies Ltd. (FCT) estima al periodo de retorno para un sistema residencial de celdas de combustible sería en cuatro años. El precio inicial por unidad con bajos volúmenes de producción será aproximadamente 1,500 US$ por kW instalado. Una vez que los volúmenes de producción sean altos, se espera que el precio caiga hasta 1,000 US$ por kW instalado, con la meta final de obtener costos por debajo de los 500 US$ por kW instalado. Los fabricantes de celdas de combustible están compitiendo para alcanzar estas metas.

H Power está uniendo fuerzas con compañías alrededor del mundo y ya ha firmado un contrato por 81 millones US$ con Energy Co-Opportunity (ECO), un consorcio de cooperativas eléctricas rurales, para vender sus celdas de combustible exclusivamente a través de las mas de 900 cooperativas. ECO ha

acordado comprar 12,300 celdas de combustible de H Power de 10kW por 10,000 US$ cada una. Las dos compañías están trabajando para fabricar y enviar unidades a la empobrecida en potencia eléctrica California dentro de los siguientes meses, en cerca de 8,000 US$ por unidad. Se espera que estos precios caigan a valores de 3,000 US$ y 4,000 US$ en siete años.

Plug Power y GE MicroGen se han unido para formar GE Fuel Cell Systems, LLC, y están construyendo una red de distribuidores calificados regionales para comercializar, instalar y dar servicio a sus celdas de combustible residenciales. Una planta pública ya ha acordado comprar 75 de los primeros sistemas de celda de combustible de Plug Power, un acuerdo con valor de 7 millones US$, iniciando este verano. El HomeGen 7000 es capaz de dar servicio a todas las necesidades de energía de una casa. Varios de los distintos modelos comerciales que serán introducidos podrán operar con gas natural, propano, o metanol y se espera que alcancen una eficiencia eléctrica del 40%. El exceso de calor generado por la celda de combustible puede ser capturado y usado para agua caliente ó calefacción, incrementando la eficiencia global hasta un 80% ó más. GE ha firmado un acuerdo de distribución exclusiva con Recursos de Nueva Jersey para impulsar el uso de celdas de combustible en Nueva Jersey y DTE Energy Technologies distribuirá estas unidades en Michigan, Illinois, Ohio e Indiana. KeySpan Technologies también ha firmado para comprar y probar unas 30 celdas de combustible en locaciones selectas en la Ciudad de Nueva York y en Long Island.

Global Thermoelectric Inc., un fabricante de celdas de combustible de óxido sólido (SOFC), ha desarrollado un sistema residencial de celda de combustible de 2.3 kW que esta diseñado para cubrir la carga base de una casa promedio en Norte América. El primer prototipo, operando con gas natural, ha sido entregado a Enbridge Inc., quien estará probando el sistema para evaluar características de desempeño incluyendo recuperación de calor y cubrir necesidades de agua

caliente de una casa. Los resultados de las pruebas serán incorporados en los subsecuentes diseños de prototipos.

IdaTech ha demostrado un sistema residencial de celda de combustible de 3 kW y ha iniciado la producción de unidades demostrativas para Bonneville Power. El sistema alimentado con metanol es aproximadamente del tamaño de un mini congelador y se espera que llegue al mercado comercial en 2003.

UTC Fuel Cells (antiguamente International Fuel Cells) esta desarrollando plantas de potencia de celdas de combustible PEM que operan con propano y con gas natural para casas y aplicaciones comerciales ligeras con una fecha meta de 2003. Los grupos de celda de combustible de UTC son modulares y escalables, de tal modo que cuando estén independientes de la red, una serie de celda de combustible pueden suministrar un nivel alto de potencia confiable.

Muchas otras compañías están desarrollando y probando celdas de combustible para aplicaciones residenciales, trabajando junto con compañías abastecedoras de electricidad y con distribuidores para traerlas al mercado. Aún fabricantes de autos como GM y Toyota se están ramificando más allá de sus vehículos y están invirtiendo dinero en investigación y desarrollo para aplicaciones estacionarias.”50

Las siguientes compañías ofrecen una variedad de productos de celdas de combustible, incluyendo sistemas prototipo demostrativos, sistemas de baja potencia, sistemas de prueba beta, y productos basados en celda de combustible. Avista Laboratories – celdas de combustible PEM para aplicaciones de respaldo ó remotas

Ballard, proveedor líder de celdas de combustible, trabaja conjuntamente con empresas con empresas automotrices como Daimler-Chrysler y Ford

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Ball Aerospace & Technologies Corp. – sistemas de potencia de celdas de combustible PEM portátiles

BCS Technology, Inc. – sistemas pequeños de celdas de combustible DAIS-Analytic Corporation – sistemas pequeños de celdas de combustible

EcoSoul, Inc – juegos de celdas de combustible regenerativas pequeñas, educativas

ElectroChem, Inc. – sistemas de celdas de combustible PEM pequeñas Electro-Chem-Technic – juegos educativos de celdas de combustible

Element 1 Power Systems, Inc. – sistemas de celdas de combustible en una variedad de tamaños

GreenVolt Power Corporation - celdas de combustible portátiles y de emergencia FuelCellStore.com – una variedad de productos con celdas de combustible. H-TEK, Inc. – juegos educativos de celdas de combustible – sitio japonés Heliocentris Energiesysteme – juegos educativos de celdas de combustible IdaTech – sistemas de celdas de combustible con potencia de generación de hasta 10 kW

Plug Power, LLC - celdas de combustible PEM residenciales

UTC Fuel Cells – plantas de potencia de 200kW de celdas de combustible PAFC

7 Diseño del electrodo en una celda tipo MCFC

En el tipo MCFC el electrodo es el más influyente puesto que contiene níquel en alto porcentaje (80%). Además necesita ser aleado con aluminio para conformar el ánodo por lo que se debe proponer un proceso para combinar dichos elementos. El cátodo es una aleación de óxido de níquel y aluminio.

Comercialmente se emplean electrodos porosos de níquel u óxido de níquel. El cátodo está constituido normalmente por un óxido de níquel, aunque también se han investigado óxidos de litio. En el caso del ánodo se utiliza níquel-aluminio o níquel-cromo. El ánodo es una estructura porosa de níquel sinterizado, con un espesor de alrededor de 0,5 mm y una porosidad del 60% a 70%, con un tamaño medio de poro de unas 5 micras. El níquel suele estabilizarse mezclándolo con cromo o cobalto, o usando aditivos. Se soporta sobre un colector de corriente de acero inoxidable y de aquí a la siguiente celda de la pila.

El cátodo es una estructura similar de NiO y aluminio, normalmente de 0,3 mm de espesor y 70% a 80% de porosidad, con un tamaño medio de poro de 10 micras. El cátodo de NiO está en contacto con Li2CO3 en el electrolito y por ello contiene

algún Li2O en solución sólida.