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Pilas de combustible de motor diesel baratas
Una empresa noruega está desarrollando generadores diésel silenciosos basados en un nuevo tipo de pila de combustible. Sistemas de energía nórdicos , que está fabricando los generadores para el ejército de ese país, ha probado con éxito una celda de combustible de ácido sólido de 250 vatios desarrollada por SAFCell , un derivado de Caltech. Las empresas ahora están trabajando en un sistema de 1,2 kilovatios.
Plantas de energía: Estos dos prototipos de pilas de combustible de SAFCell generan electricidad a partir de hidrógeno, incluso si se deriva del combustible diesel y está contaminado con hasta un 20 por ciento de monóxido de carbono. Ambos están hechos de 10 pilas de combustible conectadas. El pequeño, que mide tres pulgadas de diámetro, genera 30 vatios y el más grande, 200 vatios.
Las pilas de combustible de ácido sólido todavía se encuentran en una etapa temprana de desarrollo. Pero SAFCell dice que son más simples que las pilas de combustible convencionales y que los componentes clave (como el electrolito) se pueden fabricar con materiales relativamente baratos. Los investigadores que desarrollan la tecnología creen que podría ser lo suficientemente barata como para reemplazar las turbinas utilizadas en las plantas de energía de alta eficiencia. (El alto costo de las celdas de combustible existentes las limita a aplicaciones específicas, como la energía de respaldo).
Los nuevos generadores funcionan produciendo gas hidrógeno a partir de diesel en un proceso llamado reformado (el combustible se calienta, pero no se quema, y se mezcla con aire y vapor). Luego, el hidrógeno se alimenta a la celda de combustible para producir electricidad. A diferencia de las pilas de combustible que se han probado en automóviles, las nuevas pueden tolerar impurezas, como el monóxido de carbono, que están presentes en el hidrógeno fabricado a partir de diésel. En la producción a gran escala, las nuevas pilas de combustible también podrían ser significativamente más baratas que las pilas de combustible de óxido sólido de alta temperatura, como las que vende Energía de floración , porque operan a temperaturas más bajas y, por lo tanto, no requieren materiales costosos tolerantes al calor, dice Calum Chisolm, CEO de SAFCell.
Las pilas de combustible de ácido sólido se demostraron por primera vez en el laboratorio hace 10 años. Se basan en ácidos sólidos que son buenos para conducir iones de hidrógeno, o protones, una clase de productos químicos que se descubrieron en la década de 1980, pero que se pensaba que no eran prácticos para las pilas de combustible porque se disuelven en agua, que se produce cuando las pilas de combustible combinar hidrógeno y oxígeno. Sossina Haile, profesora de ciencia de materiales e ingeniería química en Caltech, y sus colegas encontraron una forma simple de solucionar este problema: operar las celdas de combustible a temperaturas lo suficientemente altas como para convertir el agua en vapor, que no disuelve los ácidos sólidos.
Las celdas de combustible resultantes combinaron los beneficios de dos tipos principales de celdas de combustible: celdas de combustible de membrana de polímero-electrolito y celdas de óxido sólido. Las celdas de combustible de membrana de polímero-electrolito, del tipo que GM y otras compañías automotrices usan en sus prototipos de vehículos de celda de combustible, son convenientes porque funcionan a bajas temperaturas. Pero a estas bajas temperaturas, el monóxido de carbono puede acumularse en los catalizadores y evitar que hagan su trabajo. Esto les obliga a utilizar combustible de hidrógeno purificado, que no está ampliamente disponible. Las nuevas celdas de combustible de ácido sólido pueden funcionar a temperaturas más altas (250 ° C en lugar de 90 ° C) en las que el monóxido de carbono no es un problema, por lo que pueden funcionar con hidrógeno producido en el lugar a partir de gas natural e incluso combustibles relativamente sucios. como el diésel, que está mucho más disponible que el hidrógeno.
En su capacidad para utilizar una variedad de combustibles, las nuevas pilas de combustible son como las de óxido sólido. Pero estos últimos suelen funcionar a altas temperaturas, de 800 ° C a 1000 ° C, y requieren materiales costosos. Se espera que las nuevas celdas de combustible, una vez en producción comercial, cuesten aproximadamente tanto como las celdas de combustible de óxido sólido que vende Bloom Energy, dice Chisolm, pero los costos podrían reducirse rápidamente a aproximadamente una décima parte del costo de la tecnología Bloom como la empresa desarrolla e implementa una serie de medidas de ahorro de costes. En ese momento, las pilas de combustible serían lo suficientemente baratas como para competir con las turbinas de alta eficiencia utilizadas en las centrales eléctricas.
Un desafío clave es reducir la cantidad de catalizador de platino utilizado, dice Robert Savinell , profesor de ingeniería química en la Universidad Case Western Reserve. Haile y los investigadores de SAFCell ya han identificado un catalizador de platino-paladio y métodos de deposición de catalizador que reducen la cantidad de platino requerida y aumentan la producción de energía, pero la cantidad de platino debe reducirse más. Están desarrollando nuevos catalizadores que aprovechan el hecho de que el sistema funciona a temperaturas relativamente bajas.
Otra opción es reciclar el platino, un proceso relativamente simple debido a la composición química de las celdas de combustible, dice Chisolm. Eso, combinado con un buen plan de financiamiento, podría permitir que las celdas de combustible alcancen el hito de $ 1,000 por kilovatio ampliamente considerado como el punto en el que las celdas de combustible verán una adopción masiva, dice.