Perspectivas de desarrollo de la celda de combustible tipo PEM

A.C. CHIALVO

La Plata

Conferencia; Frontera en Fisicoquímica: un enfoque interdisciplinario; 2008

INIFTA

La posibilidad de transformar energía libre de reacción en trabajo eléctrico presenta muchas alternativas (baterías, pilas, celdas de combustible) y su estudio es de sumo interés actual tanto desde un punto de vista aplicado como teórico. Un gran esfuerzo se está realizando con el objeto de mejorar su rendimiento, eficiencia, vida útil, etc. Entre ellas, la celda de combustible de membrana de intercambio protónico (PEM) se presenta como una de las tecnologías más prometedoras para producir energía limpia que contribuya a superar tanto la crisis de reservas energéticas como la contaminación ambiental. Sin embargo, por lo menos en lo que concierne a las celdas operadas con hidrógeno, se observa que los esfuerzos están dispersos, siendo hoy necesario establecer cuáles son realmente los aspectos más críticos que constituyen las mayores barreras que impiden su producción a gran escala y comercialización. Para comprender esta afirmación se hará un breve repaso de una celda en operación, describiendo los numerosos fenómenos fisicoquímicos que se verifican durante su funcionamiento e intentando poner en relieve los potenciales factores que limitan el mismo. Dichos factores tienen básicamente dos orígenes diferentes. Uno de ellos es inherente a la estructura propia de la celda combustible donde se mezclan elementos de diseño ingenieriles con una variedad muy amplia de fenómenos fisicoquímicos, los que desafortunadamente están acoplados, haciendo mucho más complejo el análisis y más difícil aún su interpretación. En este sentido es importante hacer notar que mucho de los fenómenos que se verifican en la celda en operación (gradientes de concentración de agua en la membrana, etc.) no pueden ser evaluados in situ sin perturbar su funcionamiento, aunque una imagen aproximada puede obtenerse a partir de la modelización de la celda en operación. El otro factor está asociado con la naturaleza del combustible utilizado, en este caso el hidrógeno disponible comercialmente, el cual presenta una concentración de monóxido de carbono incompatible con el funcionamiento de la celda. En este contexto, se considera necesario empezar a reconocer todos y cada uno de estos factores, analizándolos desde una óptica más amplia. Se deberá buscar la mejor forma de abordarlos, tratando de eliminar los problemas a través de un cambio en el diseño, aún a riesgo de generar otros nuevos, o bien profundizando en los fundamentos de la fisicoquímica de los fenómenos involucrados. Sólo se podrá producir un salto cuantitativo en el desarrollo de las celdas de combustible si se afronta el problema con una mente abierta y un espíritu innovador y audaz. En caso contrario, sólo se podrá confiar en la ocurrencia de algún hecho fortuito para que se produzca un avance significativo en esta tecnología.