Abstract:
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Las pilas de combustible de óxido sólido se han convertido en una prometedora alternativa a los
sistemas de producción de electricidad actuales, ya que consiguen eficiencias relativamente altas así
como la reducción de la producción de emisiones contaminantes, tóxicas y acústicas. Recientemente
se ha desarrollado un nuevo diseño de este tipo de pilas denominado “celdas de combustible
cerámicas de una cámara”, que permite simplificar el dispositivo y operar con mezclas de
hidrocarburos (metano, propano...) y aire, sin necesidad de separar ambos gases, como en las celdas
de combustible bicamerales convencionales, gracias al empleo de electrodos selectivos a cada gas.
Se han usado materiales novedosos para el electrolito, ceria dopada con gadolinia, Gd0.2Ce0.8O2-δ
(GDC), y el cátodo, La0,5Sr0,5CoO3-δ (LSC), así como un cérmet de Ni/GDC como ánodo que
permiten disminuir la temperatura de operación del dispositivo (550-800ºC).
En este trabajo se fabricaron monopilas soportadas mecánicamente sobre el ánodo y el electrolito. En
la preparación de los materiales necesarios para la fabricación de las mismas se emplearon métodos
de síntesis por vía química (combustión de geles de acrilamida y sol-gel acetil-acetato). Para la
conformación del componente soportador de las celdas se usó la técnica del prensado uniaxial y la
serigrafía como método de deposición de capas finas del resto de componentes de la pila. Para su
caracterización estructural y microestructural se empleó difracción de rayos X y microscopia
electrónica de barrido. La caracterización eléctrica de las celdas consistió en medidas
potenciostáticas y galvanostáticas, en un reactor de una cámara operando bajo condiciones de trabajo
reales, con metano y propano como combustibles. Las presiones parciales de los productos de la
reacción, necesarias para el cálculo de eficiencias, se determinaron mediante cromatografía de gases.
Se demostró que las propiedades eléctricas de las pilas (densidad de potencia y voltaje) dependen
notablemente de la velocidad de flujo del gas transportador (aire sintético), de la presión parcial de
hidrocarburo así como de la temperatura. La mejor alternativa estudiada fue la pila soportada sobre
el electrolito operada con metano que obtuvo una potencia de 297 mW/cm2 a 780ºC, una eficiencia
del 19% y un coste de la electricidad generada de 40 cent €/kWh. |