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Fuel Cell

Fuel Cell

Fuel Cell (mCHP, microcogeneración) – nueva tecnología de generación combinada de calor y electricidad con cero emisiones. SOFC, PEM en España y el mundo.



Fuel Cell, en pocas palabras, es una pequeña membrana de varias capas que puede convertir «baterías» ricas en hidrógeno en electricidad mediante una reacción electroquímica. El Fuel Cell consta de un ánodo, un cátodo y un electrolito como se muestra en el diagrama de la derecha.

Un solo Fuel Cell suministra solo una pequeña cantidad de energía, por lo que en sistemas como el BlueGEN se utiliza una pila (ing. stack) de Fuel Cell. Varios de ellos se apilan uno encima del otro utilizando placas de soporte y, de esta manera, juntas generan suficiente energía para su uso en edificios residenciales y comerciales.



¿COMO FUNCIONA?

Fuel Cell utiliza una reacción electroquímica para generar energía a partir de combustibles adecuados. En el caso de BlueGEN, el gas natural convencional se descompone en un proceso interno en sus partes constituyentes y el hidrógeno que contiene se utiliza para generar energía. Fuel Cell se carga en el lado del cátodo con oxígeno del aire mientras que se aplica hidrógeno en el lado del ánodo. Debido a las propiedades especiales del material de Fuel Cell, el oxígeno penetra en la membrana del electrolito para interactuar con el hidrógeno del otro lado. Finalmente, se genera una corriente eléctrica entre el ánodo y el cátodo en este proceso.

La reacción se expresa mediante la siguiente ecuación:

2H2 + O2 → 2H2O + electricidad + calor

No se liberan contaminantes gaseosos durante la reacción:
cero emisiones

Hay dos tipos principales Fuel Cell mCHP: SOFC (ing. Solid Oxide Fuel Cell ) and PEM (ing. Proton-Exchange Membrane ) .

SOFC – tipo de Fuel Cell, que requiere una alta temperatura de funcionamiento (aprox. 600–1000°C). El calor obtenido de esta célula se recupera y se lo utiliza para calentar agua (cogeneración). El electrolito más comúnmente utilizado en los SOFC es el dióxido de zirconio (ZrO2) dopado con óxido de itrio (III) (Y2O3), que comienza a conducir a temperaturas superiores a 800°C a través del mecanismo de transporte del anión óxido libre (O2-).
Las reacciones que tienen lugar en la célula son las siguientes:

Cátodo:
O2 + 4e → 2O2−
Ánodo:
2H2 + 2O2− → 2H2O + 4e

Los Fuel Cell de óxido sólido no contienen líquidos, son dinámicos y muy duraderos, ya que pueden trabajar más de 13.000 horas, y gracias a la alta temperatura, la reformación interna del combustible (conversión a hidrógeno) se puede realizar dentro de la propia unidad, sin necesidad de utilizar conjuntos externos adicionales con catalizadores específicos y costosos.

PEM – tipo de Fuel Cell, que se caracteriza por una temperatura de funcionamiento baja, un tiempo de arranque corto, un peso y unas dimensiones reducidas en comparación con otras células. El electrolito en el PEM es un polímero prefluorado que contiene grupos de ácido sulfónico fuertes, por ejemplo nafion. Se forma en una membrana porosa recubierta de platino que actúa como catalizador. Los electrodos son dos hojas de papel grafito, recubiertas de teflón por fuera. El conjunto se prensa a temperatura elevada hasta un espesor de 1 mm. Los canales de los electrodos guían los sustratos y drenan el agua o el vapor. Estas células son sensibles a la presencia de CO, que «envenena» el platino.
Las reacciones electroquímicas que tienen lugar son las siguientes:

Cátodo:
O2 + 4e + 4H+ → 2H2O
Ánodo:
2H2 → 4H+ + 4e