SAI-Servicio de Actualización Informativa

SAI-Número: 2018/280

Jueves, 1 de Marzo de 2018


La nueva pila de combustible demuestra una densidad de potencia y estabilidad excepcionales


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Un equipo de investigadores dirigido por la profesora de la Universidad de Northwestern y pionera de pilas de combustible Sossina Haile ha creado una nueva celda de combustible que ofrece densidades de energía excepcionales y estabilidad a largo plazo a temperaturas óptimas, un descubrimiento que aumenta la viabilidad de incorporar celdas de combustible en un futuro energético sostenible.

"Durante años, la industria nos ha dicho que el Santo Grial hace que las pilas de combustible funcionen a 500 grados Celsius y con alta densidad de potencia, lo que significa una vida más larga y componentes menos costosos", dijo Haile, Walter P. Murphy Profesor de Materiales Ciencia e Ingeniería y profesor de física aplicada en la Escuela de Ingeniería McCormick de Northwestern. "Con esta investigación, ahora podemos imaginar un camino para fabricar células de combustible rentables y transformar el paisaje energético".

El estudio, titulado "Excepcional densidad de potencia y estabilidad a temperaturas intermedias en las células de combustible de cerámica protónicas", fue publicado hoy, 12 de febrero en la revista Nature Energy. Sihyuk Choi, becario postdoctoral en el laboratorio de Haile, fue el primer autor del artículo.

Aunque recientes investigaciones han demostrado el potencial de algunas células de combustible cerámicas protónicas para ofrecer una generación de energía eléctrica ambientalmente sostenible y rentable, las altas conductividades de electrolitos de esas células no lograron producciones de potencia anticipadas.

"Si bien se sabía que algunos electrolitos tenían una alta conductividad a 500 grados centígrados, de alguna manera los electrodos no funcionaban bien en la celda de combustible completa", dijo Haile.

El equipo liderado por Haile superó este desafío persistente combinando un cátodo de alta actividad, el cátodo de doble perovskita PBSCF, con una nueva composición de materia, un electrolito químicamente estable etiquetado BZCYYb4411, para producir una densidad de potencia y estabilidad excepcionales en el altamente estimado intermedio régimen de temperatura. Este nuevo electrolito permitió que los iones se movieran rápidamente y, a diferencia de muchos electrolitos anteriores, se mantuvieron estables incluso cuando se operaron durante muchos cientos de horas.

"Resolvimos múltiples problemas simultáneamente cambiando el electrodo, mejorando el electrolito y creando un buen contacto y comunicación entre los dos materiales", dijo Haile, quien dirigió el desarrollo del concepto, guió el diseño experimental y supervisó la investigación.

Después de años de científicos persiguiendo operaciones de alta potencia a 500 grados centígrados, "un punto óptimo de comercialización", Haile lo llamó, el descubrimiento de los investigadores representa un paso significativo hacia un menor costo de las células de combustible y una energía más sostenible.

"Las altas temperaturas se traducen en una mayor eficiencia, pero también en costos más altos debido a los componentes auxiliares necesarios", dijo Haile, que recibió el Premio del Pionero Químico del Instituto Estadounidense de Químicos. "Aquí, demostramos un camino claro para realizar el potencial de las células de combustible para generar electricidad limpia".

El próximo desafío, dijo Haile, es desarrollar rutas de fabricación escalables. Actualmente, obtener el excelente contacto entre el electrodo y el electrolito requiere un paso de procesamiento costoso. Para impulsar los esfuerzos de comercialización, Haile y su equipo tienen ideas sobre cómo abordar esto de una manera más rentable. El equipo de Haile también investigará la reversibilidad de las pilas de combustible, que transferirían la electricidad nuevamente a hidrógeno para su colocación en la red de respaldo.

"Es emocionante pensar dónde estamos ahora y hacia dónde podemos ir", dijo Haile.


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