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PILAS DE COMBUSTIBLE DE CARBONATOS FUNDIDOS
(Molten Carbonate Fuel Cell o MCFC)

Navantia

Navantia (la antigua IZAR) lleva actualmente un proyecto junto a MTU. En la imagen se muestra un módulo de MTU modelo HotModule TM de 250 kW.

Utilizan como electrolito una sal fundida de carbonatos alcalinos (Li, Na, K) retenidos en una matriz de aluminato de litio. Operan a temperaturas superiores a 650 °C, mejorando sus prestaciones cuando se trabaja a presión. Los materiales utilizados comúnmente como electrodos son níquel dopado con cromo o aluminio para el ánodo, y óxido de níquel litiado para el cátodo, estando en desarrollo otros materiales más resistentes a la corrosión. Se emplean en aplicaciones estacionarias con aprovechamiento del calor residual generado, estando muy avanzado su desarrollo y próxima su comercialización.

Admiten altas concentraciones de CO y CO2 en los gases de alimentación, lo que las hace idóneas para la utilización de todo tipo de combustibles, como gas natural, biogás, bioetanol… Los óxidos de carbono se forman en el proceso de reformado de estos combustibles, no siendo necesaria su eliminación como en el caso de las pilas de combustible de baja temperatura. Una ventaja adicional es que se puede llevar a cabo el reformado internamente, es decir, se puede alimentar directamente un hidrocarburo sin necesidad del paso previo de transformarlo en hidrógeno.

Un poco de Historia

En 1900, Walter Nerst investiga la potencialidad del óxido de zirconio como electrolito sólido, buscando una alternativa a los electrolitos ácidos. Posteriormente, el desarrollo de esta tecnología viene impulsado por la expectativa de poder usar directamente carbón sólido como combustible. Baur y Preis (1937) en Suiza probaron la utilización de los carbonatos alcalinos como elementos básicos para el desarrollo tal sistema, aunque con poco éxito. Además, la conductividad del electrolito no era suficiente para trabajar con combustibles gaseosos y se producían reacciones no deseadas en los electrodos.

Algo más tarde, en 1946, el científico ruso Davtyan desarrolló una celda que operaba a 700 °C con un conductor sólido iónico como electrolito y durante los años ’40, O.K.Davtyan continua la investigación en rusia, pero no es hasta la década de los 50 que los daneses G.H.J.Broers y J.A.A. Ketelaar abandonan la línea de los electrolitos óxidos y optan por las sales fundidas. En 1960 informan haber operado 6 meses una pila de combustible con un electrolito compuesto de una mezcla de carbonatos de litio, sodio y/o potasio, impregnados sobre un disco poroso sinterizado de magnesia.

MCFC

La Armada de los Estados Unidos también investiga esta tecnología. En la foto superior se muestra un sistema de potencia de 100 W basado en tecnología MCFC fabricada por Texas Instruments (1966).

MCFC

La imagen superior muestra uno de los módulos que constituyen el stack de la pila de combustible que incorpora este sistema.

En esa misma década, la organización industrial Gas Technology Institute (creada hace más de 60 años) empieza su estudio en las pilas de combustible de carbonatos fundidos, demostrando su capacidad de generar energía eléctrica a alta temperatura. Los máximos exponentes en el desarrollo de esta tecnología ha sido la alemana MTU, con su socio americano, Fuel Cell Energy.
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