lunes, 18 de junio de 2012

Pila de combustible española




Una pila de combustible española supera la meta de potencia marcada por Estados Unidos




Investigadores de la UNED han desarrollado un método de fabricación para uno de los componentes de una pila de combustible que permite a esta superar la meta de potencia marcada por el departamento de Energía de Estados Unidos para 2017. La técnica, que ha sido patentada, podría utilizarse de forma industrial a bajo coste.


“En el área de las pilas de combustible, el departamento de Energía de Estados Unidos planteó unos objetivos que deberían alcanzarse entre 2017-2020. Algunos de estos ya los hemos superado en nuestro laboratorio”, explica Pedro Luis García Ybarra, investigador del departamento de Física Matemática y de Fluidos de la UNED.

Así, con una carga ultra-baja de platino de 0,01 mg/cm2 en los electrodos, han alcanzado una alta utilización de platino que permite generar 10 kW/g de platino, unas cifras que mejoran sensiblemente las previstas por el departamento norteamericano (8 kW/g con una carga de platino diez veces superior, de 0,125 mg/cm2).

Normalmente, las pilas de combustible generan electricidad a partir de hidrógeno y aire. Este proceso es limpio, ya que expulsan vapor de agua en lugar de producir CO2, como los motores de combustión interna de gasolina y gasoil. Además, si el hidrógeno se obtiene a partir de energías renovables (por hidrólisis de agua, por ejemplo, con energía eólica o solar) la contaminación en este ciclo energético se reduciría a niveles mínimos.

Para superar el rendimiento marcado por las autoridades norteamericanas, los científicos de la UNED han optimizado un elemento de la pila polimérica denominado MEA (Ensamblaje Membrana-Electrodos). “Este componente es común a todas las pilas de combustible poliméricas”, afirma José Luis Castillo, investigador también del departamento de Física Matemática y de Fluidos de la UNED.


Las propiedades del material, bajo control

El resultado ha sido patentado por los investigadores como una metodología para depositar capas delgadas y nanoestructuradas de electrocatalizador sobre los electrodos, que se unen por simple contacto a ambos lados de la membrana polimérica, constituyendo el MEA.

Gracias a la metodología utilizada para la deposición de la capa catalítica (electrospray) se consigue aumentar considerablemente el rendimiento. “Hemos sido capaces de controlar las propiedades morfológicas (porosidad y rugosidad) del material generado por las partículas cuando se depositan, aumentando sustancialmente la superficie activa”, asegura Castillo, y añade: “como el rendimiento depende de la superficie de las partículas catalíticas expuesta al gas reactivo, y esta se ha hecho muy grande, hemos alcanzado un elevado rendimiento”.

Otra de las ventajas del procedimiento es su facilidad para ser escalado, es decir, que estos componentes de las pilas pueden reproducirse a escala industrial a bajo coste, evitando las dificultades registradas con otras metodologías.

Un elemento más en el ciclo renovable 

El coste del catalizador de platino supone más del 30 % del valor total de una pila. De ahí que construir pilas de combustible a precios competitivos sea uno de los retos perseguidos por la comunidad investigadora. Con pilas baratas podría generalizarse su uso en automoción, sustituyendo los motores de combustión interna por motores eléctricos alimentados por una pila de combustible.

Abaratando costes, también podría explotarse otra de sus posibles aplicaciones: dar solución al problema de la discontinuidad y la adecuación a la demanda energética que presentan las energías renovables. Actualmente, los acumuladores eléctricos (baterías) solucionan el problema, pero las pilas de combustible serían una medida más sencilla y económica.

“Una de las ideas es utilizar el exceso de electricidad generado en las horas valle de demanda para, mediante la hidrólisis del agua, producir hidrógeno y almacenarlo. Así, cuando llegue una hora pico de demanda, se conectaría la pila de combustible para conseguir una generación adicional de electricidad”, detalla García Ybarra. “De esta forma, se consigue estabilizar la producción de energía mediante fuentes renovables”, añade.

Junto al reto de abaratar componentes, los científicos tienen por delante conseguir que estos sean duraderos. De momento, una de las pilas desarrolladas por los investigadores de la UNED lleva funcionando más de 1.000 horas de forma ininterrumpida.

Patentado en tiempo récord

La técnica fue patentada en solo 16 días, para que pudiera presentarse en el congreso A Grove Fuel Cell Event, celebrado el pasado mes de abril en Berlín (Alemania). “Una vez que patentas, puedes hacerlo público”, recalca García Ybarra.

Para realizar este trabajo, la UNED cuenta con el apoyo del agente de la propiedad industrial Clarke Modet & Co. (fundada en el siglo XIX, con más de 400 empleados en todo el mundo). Los técnicos de la firma trabajaron con los autores para redactar la patente de la forma más sólida posible. “Nosotros les dimos los datos para que escribieran el texto y ellos se encargaron de redactarla en la forma típica de patente”, indica el investigador.

En el congreso de Berlín, fueron los expertos japoneses los que más se interesaron por el método desarrollado por la UNED. A escala mundial, Estados Unidos, Canadá y Japón encabezan la investigación en esta área.  “Estamos observando un crecimiento exponencial de las patentes en el campo de las pilas de combustible en los últimos años, lo que responde al gran interés por desarrollar pilas que sean eficientes y económicamente viables”, concluye García Ybarra.



Artículo perteneciente a DivulgaUNED.
Para ver este artículo en su página original pincha aquí