Divsofc

NUEVOS MATERIALES PARA SOFC´s
El mantenimiento del bienestar de que disfrutamos
en las sociedades desarrolladas económicamente, y
su extensión a los países en desarrollo se sustenta en
un alto consumo energético que, basado en los
combustibles fósiles, conlleva un aumento de las
emisiones de CO2 a la atmósfera. Por otro lado, los
expertos coinciden en que las reservas de petróleo
no durarán másde unos 50 años. Para paliar esa
prevista escasez de recursos energéticos y cumplir el
protocolo de Kyoto de disminución de emisión de
CO2 a la atmósfera se necesitan nuevas fuentes de
energía no contaminantes y la utilización de los
recursos existentes de forma más eficiente. A ello
pueden contribuir las PILAS DE COMBUSTIBLE.
Este artículo describe brevemente el principio de
funcionamiento de laspilas de combustible, los tipos
que se consideran en la actualidad y la investigación
que realizamos en el campo desde el Instituto de
Ciencia de Materiales de Aragón.

Fig. 1. Sección transversal de una celda SOFC

PILAS DE COMBUSTIBLE
En 1839 Sir William Robert Grove (1811-1896), demostraba la posibilidad de generar
corriente eléctrica a partir de la reacción electroquímica entre hidrógeno yoxígeno. Su
experimento consistía en unir en serie cuatro celdas electroquímicas, cada una de las
cuales estaba compuesta por un electrodo con H2 y otro con O2, separados por un
electrólito líquido. Grove comprobó que la reacción del hidrógeno en el electrodo
negativo combinada con la del oxígeno en el positivo generaba una corriente eléctrica.
El uso de electrólitos sólidos en este tipo dedispositivos electroquímicos también fue
ensayado en 1899 por Nernst. Descubrió que la circona estabilizada podía actuar como
electrolito sólido. En 1930 Baur y Preis construyeron en el laboratorio una pila de
combustible de óxido sólido con circona estabilizada como electrolito, Fe o C de ánodo
y Fe3O4 de cátodo. Usaron H2 o CO como combustibles. Quedaba mucho por optimizar
este tipo de pilas (fabricación,rendimientos, etc.) Además, no fue hasta 1943 que C.
Wagner identificó la conducción en la circona: transporte de iones O2-. A partir de
entonces comenzaron a estudiarse extensivamente electrólitos sólidos de ion O2- y
creció mucho la investigación en electroquímica de sólidos.
El interés práctico en las pilas no existió hasta 1960, cuando el programa espacial de la
NASA decidió emplearlas en lasmisiones Géminis y Apolo. Inicialmente el interés
principal se dirigió hacia las pilas alcalinas. En los años 70 se desarrollaron fuertemente
las pilas de ácido fosfórico, mejor adaptadas para centrales eléctricas estacionarias,
mientras que paralelamente se desarrollaba la tecnología de reformadores de
hidrocarburos para utilizarlos como combustible. Posteriormente, debido a una mayor
eficienciaglobal aprovechando el calor generado, los 80 y los 90 vieron un desarrollo
fuerte de las pilas de carbonatos fundidos y luego las de óxido sólido. La baja vida útil
de los prototipos impidió su llegada al mercado. Otro desarrollo importante se produjo

en los 90 en las pilas de membrana polimérica, causado por el desarrollo de polímeros
estables conductores de protones (NAFIONR), y avances encatalizadores, mejorando la
durabilidad y el rendimiento.
Aunque ya se encuentran prototipos de los diferentes tipos de pilas con muchas horas de
uso, la insuficiente resistencia al ciclado y el alto coste en comparación con los métodos
establecidos de obtención de energía son problemas que están retrasando la
implantación extensa en el mercado.
VENTAJAS DE LAS PILAS DE COMBUSTIBLE.
Las pilas decombustible son dispositivos electroquímicos que convierten la energía
liberada en reacciones químicas en energía eléctrica (y algo de calor) de forma eficiente,
de forma similar a como lo hacen las baterías o pilas que utilizamos habitualmente en
muchos dispositivos electrónicos. A diferencia de las baterías, las pilas de combustible
no se agotan mientras el suministro de combustible no cese....