Pilas de combustible de óxido sólido (SOFC)

Dependiendo del tipo de electrolito, pueden clasificarse en pilas de combustible de baja, media y alta temperatura de operación. en el grupo de los sistemas de alta temperatura de operación encontramos las denominadas pilas de combustible de óxido sólido (SOFC), las cuales presentan una ventaja incomparable con respecto a las demás, y es la posibilidad de emplear materiales anódicos electrocatalizadores económicamente más ventajosos, basados en óxidos cerámicos, así como la posibilidad de utilizar una amplia gama de combustibles para la obtención de hidrógeno sin elevados niveles de procesamiento; sin embargo, sus posibilidades de fabricación a gran escala estriban en obtener materiales anódicos avanzados que permitan la promoción de reacciones para la generación de hidrógeno con altos niveles de conversión y selectividad, lo cual ha conducido en la actualidad a la investigación sobre nuevos óxidos, que sean capaces de mantener las características ya descritas y evitar los fenómenos de envenenamiento y caída de voltaje en las pilas SOFC por efectos de deposición de carbono.

El desarrollo de las celdas de combustible ha logrado progresos notables en la última década debido a una necesidad de mejorar el rendimiento energético, así como para disminuir problemas ambientales consecuencia de usar combustibles fósiles. Las celdas de combustible de óxido sólido (SOFC) han recibido una gran atención estos últimos años porque ofrecen una eficiencia muy alta con sensibilidad relativamente baja a la composición química del combustible. La alta temperatura de funcionamiento (700- 1,000°C) de las celdas SOFC tiene un número de ventajas, destacando la flexibilidad en la opción del combustible, incluyendo el operar las celdas directamente con combustibles hidrocarburos o gas de síntesis sin la necesidad de un reformador externo, complejo y costoso. Se abre así la oportunidad para el uso de combustibles de fuentes renovables tales como biogás o materia vegetal en SOFCs, que no pueden utilizarse en otros tipos de celdas. La flexibilidad en la opción del combustible, además de la naturaleza modular de las celdas de combustible, hacen las SOFCs ideales para uso en pequeña potencia, sistemas independientes y sistemas remotos. Combustibles como carbón o biogás son ideales para uso en SOFCs en aplicaciones en grandes sistemas tipo CHP (Combined Heat and Power) y sistemas híbridos de turbina de gas de varios MW. En una SOFC, el combustible hidrocarburo es convertido catalíticamente dentro de la celda, generalmente a gas de síntesis, junto con un poco de CO 2 , donde el

Hay aplicaciones del uso combinado de calor con electricidad para viviendas, edificios de oficinas y fábricas. Este tipo de sistema genera energía eléctrica de manera constante y vende el exceso de energía a la red cuando no se consume, al mismo tiempo se produce aire y agua caliente debido al calor que desprende. Las fuel cell de ácido fosfórico (PAFC) son las más utilizadas para la cogeneración. También se utilizan fuel cells de carbonato fundido (MCFC) con fines idénticos, y existen prototipos de celdas de óxido sólido (SOFC).

Lo antes mencionado, conlleva a que los estudios de este tipo de pilas estén centrados básicamente en el desarrollo de cátodos, ya que es ahí donde ocurre la reducción de los iones oxígeno y es donde el proceso depende casi por completo de ese mecanismo de reducción para lograr altas eficiencias. Además, se debe procurar el buen rendimiento de todos los componentes, ya que como problema adicional el electrolito de mayor uso en estos tipos de celdas es el de zirconia estabilizada con itria (YSZ). Este electrolito hace que la elección de los materiales para cátodo sea aún más exigente, ya que a pesar de ser el YSZ un muy buen conductor iónico a altas temperaturas, en la mayoría de las ocasiones presenta incompatibilidad con los materiales catódicos, provocando que la eficiencia de los dispositivos disminuya. Estos bajos rendimientos están asociados con los altos valores en los coeficientes de expansión térmica, que dependen de las compatibilidades mecánicas entre los componentes.

La Química proporcionará nuevos materiales para aumentar las prestaciones y reducir los costos de las Pilas de. Combustible TRANSPORTE.[r]

En el año 2006 Fiat desarrollò su primer vehículo Panda Hydrogen el cual se moviliza por medio de celdas de combustible alimentadas por hidrógeno. Tres celdas de combustible conectadas en serie son las que conforman el sistema, para su alimentación utiliza un turbocompresor, posee sistema de humidificación y sistemas auxiliares para su desempeño. El hidrógeno está a una presión de 350 bar en su almacenamiento, su depósito está construido de materiales compuestos, su localización está en la parte posterior debajo del asiento. Cuenta con una autonomía de 200 Km, su velocidad máxima que puede alcanzar es de 130 Km/h, la potencia generada por las celdas de combustible es de 60 Kw (Svartblood, 2014).

Las pilas de combustible CHP en el sector residencial, con el apoyo de las energías renovables para la producción de hidrógeno, pueden favorecer la generación distri[r]

El ejemplo propuesto aquí ha sido seleccionado cuidadosamente entre los disponibles a fin de ilustrar un proceso que pueda ser de gran interés para España, donde disponemos de abundante carbón de pobres características en su mayoría, no por ello desdeñable como fuente autóctona y no dependiente del exterior de energía. La propuesta, recogida en una de las publicaciones del Departamento de Energía Americano (Ref. 17), incorpora un gasificador de carbón, ya que este será el combustible base utilizado, adecuadamente gasificado. La planta propuesta podría tener unas dimensiones de 500MW, ya en un orden de magnitud de las plantas de generación centralizada.

Para determinar la progresión de la superficie de quemado y los parámetros de performance del motor, como la presión de cámara, empuje , impulso total, entre otros parámetros,[r]

Materiales empleados como componentes de pilas de combustible SOFCs.. Avances de la Química y su impacto en la sociedad.[r]

El óxido de zinc se puede producir a través de diversos procesos. Su pureza y su calidad dependen del método que se haya empleado en su producción. En el método indirecto, también conocido como método francés, se calienta y se oxida el zinc puro fundido al ponerlo en contacto con una corriente de aire. Se forma un óxido de zinc de gran pureza que se recoge en unas cámaras de sedimentación donde se separa en función del tamaño de partícula. A este compuesto se le conoce normalmente como zinc blanco. En el proceso directo, o proceso americano, las materias primas utilizadas son minerales y coproductos de zinc, que normalmente contienen plomo. Un material que contiene carbono se calienta con la materia prima, reduciéndose ésta para generar vapor de zinc. Este vapor se oxida con aire y se separa según el tamaño de partícula.

Aunque existen diversos tipos de pilas con distintas configuraciones, modos de funcionamiento y combustibles utilizados, este proyecto se centra en las pilas de hidrógeno y más concretamente en las denominadas Pilas de Membrana de Intercambio Protónico a las que también nos referiremos más adelante como PEM o PEMFC (Proton Exchange Membrane Fuel Cell). Este tipo de pilas son las más extendidas, debido principalmente a que tienen un montaje relativamente sencillo y a que operan en condiciones poco exigentes (baja temperatura, presión…). Las PEMFC usan como combustible hidrógeno (H 2 ) de alta pureza,

En este proyecto se pudo trabajar con un diseño innovador de celda de combustible comercial y fabricado por la empresa danesa de celdas de combustible ElectroCELL. Aunque el principio de funcionamiento es el mismo que en una pila convencional en este caso se cuenta con una estructura compacta formada por casetes de PVC y marcos de neopreno que ayudan a su sellado. La disposición de estos casetes permiten obtener distintas configuraciones a partir de la misma celda. Toda la celda se cierra con tornillos dispuestos a lo largo de todo el diámetro de la estructura y se ajustan con llave dinamométrica a una determinada presión con el fin de evitar pérdida del sistema.

Entre los distintos tipos de pilas de combustible, las pilas de membrana de intercambio protónico (PEMFC) son las más adecuadas para emplear en esta microrred. Se eligen estas para el sistema ya que están muy estudiadas y presentan alta eficiencia. Además, son adecuadas para el uso estacionario que se les va a dar. Esta pila presenta la gran ventaja de que su puesta en marcha es muy rápida y que se adapta a cambios imprevistos en la demanda lo cual es esencial para nuestra microrred ya que hace que se deberá poder disponer de esta fuente de electricidad inmediatamente tras la ausencia de otra de las fuentes no gestionables. Esta es la solución gestionable que suplirá a la energía eólica, fotovoltaica e hidráulica cuando estas no estén funcionando.

En este trabajo se ha diseñado un observador de alta ganancia capaz de estimar la saturación de agua líquida de una pila de combustible de tipo PEM de cátodo abierto a partir de medir su tem- peratura. El observador se ha modificado con una función de zona muerta que disminuye el efecto del ruido en el sensor de temperatura.

(PtNi, PtRu, PtCo, PtSn, PtRuNi, PtRuCo, con diferentes proporciones molares de los elementos) y cermets basados en platino (PtTiO 2 y PtTiN con diferentes proporciones molares de los elementos) para reducir su contenido en la composición final del catalizador, también se han preparado catalizadores libres de Pt (LaMO 3 (M=Co, Fe, Mn), RuNi, FeCo) y catalizadores basados en Pd. Se han empleado la combustión como método de síntesis, modificando su diseño para lograr las características adecuadas en los materiales. En algunos casos para eliminar restos carbonosos, productos de la síntesis, así como para conseguir la fase deseada de algunos catalizadores, se llevó a cabo el tratamiento térmico en N 2 /H 2 entre 300 y 500ºC de 3 a 5h posterior a la síntesis. Se ha evaluado en celdas electroquímicas la actividad de los catalizadores frente a la reacción de oxidación de hidrógeno (ROH), de metanol (ROM) y etanol (ROE) en medio ácido (H 2 SO 4 ) y básico (NaOH y KOH). También se ha evaluado la actividad frente a la reacción de reducción de oxígeno (RRO). Se ha empleado fundamentalmente la voltametría cíclica a diferentes temperaturas (T ambiente, 40ºC, 60ºC y 80ºC), para determinar la actividad catalítica de los materiales a las temperaturas de trabajo del tipo de pilas que se están estudiando. Entre todos los resultados obtenidos, se puede subrayar el RuNi (libre de Pt) ya que presenta actividad frente a la ROH desde temperatura ambiente, aumentando su respuesta a 80ºC en un orden de magnitud (figura 1).

De acuerdo a los datos obtenidos durante las pruebas con el equipo Orsat, donde se sabe que el gas combustible de esta mezcla que también incluye al nitrógeno es el CO, con un poder calorífico de 10.110 kJ / kg [16] (A 20 0 C y 1 atm.), este dato se debe corregir ya que los gases de escape para la cascarilla de arroz salen a 350 0 C y a 0.742 atm. (Presión atmosférica de la ciudad de Bogotá). En la Tabla 19 según [16] (Pág. 49 – 50) se detallan estos resultados, dependiendo de la temperatura de combustión y relacionándolos con la masa de gases a la salida del ciclón, se asumirá que la temperatura de salida de los gases es constante para todas las temperaturas de combustión.

Desafortunadamente, la invención del primer motor de combustión interna se convertiría en un éxito comercial por Jean Joseph Étienne Lenoir en 1859, junto con irónicamente anterior descubrimiento de fuerza electromagnética de Faraday, desviado el curso de la generación de electricidad a partir de electroquímica a métodos electromagnéticos. Como resultado, la pila de combustible se convirtió en un mero objeto de curiosidad científica durante gran parte de ese próximo medio siglo (Dicks & Rand, 2018). Definitivamente no se abandonó esa posibilidad de continuar con las investigaciones, aunque fue lento pero si hubo avances en cuanto a las baterías y otros. Sin embargo este boom de los motores de combustión interna, presentarían varios inconvenientes, tanto ambientales como técnicos, y es donde surge una voz que disentía con el mercado que estaba ocupando los motores que consumían combustibles fósiles (Dicks & Rand, 2018).

6) La plata es costosa, y por lo general se recupera después de usarla en operaciones industriales. Durante la recuperación de plata en una planta, hubo una explosión violenta producida por la reacción entre titanio metálico finamente dividido y nitrato de plata acuoso, donde se producen óxido de titanio (IV), plata y dinitrógeno.

14 La azida de sodio (NaN 3 ) es un sólido blanco que, al descomponerse, produce sodio y gas dinitrógeno. Su uso en los airbags de los automóviles se debe a que su descomposición es muy rápida y el dinitrógeno liberado infla la bolsa elástica que nos protegerá del choque. El calor necesario para la descomposición de la azida se consigue gracias a unos sensores que, cuando detec- tan el choque, encienden una mezcla formada por B y KNO 3 .