SOFC

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Introducción
El desarrollo puede ser remontado finales del s. XIX, más concretamente hasta 1899 cuando Nernst fue el primero en describir la zirconia (ZrO2) como un conductor de ión de oxígeno. Las SOFC fueron desarrolladas por Baur y Preis en los años 30. Las SOFCs estánbasadas en la posibilidad del transporte iónico en algunos óxidos en temperaturas altas, típicamente 600-1000 °C.
Las SOFC utilizan como electrolito un componente de cerámica duro y no poroso. Al ser el electrolito sólido, las pilas no se han de construir con una configuración laminar, como ocurre con las otras pilas. A pesar de ello la configuración más usual es la planar. Hasta hace poco, las SOFCshan estado todos basadas en un electrólito de circona estabilizada con la adición de un pequeño porcentaje de ytria (Y2O3).
Sus aplicaciones potenciales en el mercado son muy recientes y no pueden ser consideradas como una tecnología madura.
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Características
La temperatura en este sistema está entre 900º C y 1000º C. Las temperaturas altas limitan la opción de materiales, por ejemplo losaceros no pueden ser usados en temperaturas próximas a los 1000 °C, y también aceleran su degradación. Por ello se han desarrollado pilas SOFCs que hace funcionar a temperaturas intermedias, entre 500-800 °C.
En la conversión de combustible en electricidad tienen un rendimiento de entre el 50-60%. Como en el caso de las MCFCs, la eficiencia en SOFCs puede aumentarse hasta el 80-85 en aplicaciones decogeneración.
Los electrólitos más comunes están basados en ZrO2, circona típicamente estabilizada con ytria- (YSZ), mientras que los electrodos son por lo general un óxido de estroncio, lantano y manganeso manganite (LSM) como el cátodo y el material compuesto o composite Ni-YSZ.
Las altas temperaturas de trabajo hacen que no sea necesario utilizar metales nobles como catalizadores, reduciendoasí los costes. También permite a la pila SOFC convertir los combustibles internamente, como en las MCFC, lo que supone la posibilidad de usar diferentes combustibles y reduce el coste asociado que supone añadir un convertidor al sistema.
Estas pilas también son las más resistentes a la presencia de S. Además, no se contaminan con monóxido de carbono (CO), que puede incluso ser utilizado comocombustible. Esto permite el uso en estas pilas de gases procedentes del carbón. La posibilidad de trabajar a mayor densidad de corriente y sin problemas de corrosión, comparadas con las MCFC, las convierten en una alternativa interesante y como la más prometedora en pilas de combustible de alta temperatura.
Las elevadas temperaturas tienen una serie de desventajas como son un arranque lento y lanecesidad de abundante protección para evitar que el calor se escape y para proteger al personal que trabaja con ellas, lo que puede ser aceptable para algún tipo de aplicaciones, pero no para el transporte y para algunos aparatos portátiles. Las altas temperaturas afectan también a la duración de los materiales que se utilizan. El desarrollo de materiales a bajo precio y de larga duración a lastemperaturas a las que funciona la pila, es la clave del reto tecnológico al que se somete esta tecnología.
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Reacciones
Las pilas SOFC son similares a las MCFCs en el cual un ión negativamente cargado (O2-) que es transferido del cátodo al ánodo mediante sus transporte a través del electrolito. Obteniendo agua en el ánodo.
Las reacciones que se producen en la pila en cada uno de los electrodos son:Cátodo: O2 + 4e– → 2O2-
Ánodo:  H2 + O2- → H2O + 2e–
CO + O2- → CO2 + 2e–
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Configuración de las SOFC
Una celda tiene la siguiente estructura, tomando como referencia una configuración plana, una celda SOFC está compuesta por:
Capa activa catódica; composite de LSM e YSZ, proporciona conductividad electrónica e iónica (TPB).
Electrolito; YSZ de muy alta densidad, > 98%.
Capa activa anódica;...