Hacia la economía del hidrógeno: Nuevos materiales cerámicos para celdas de combustible y electrolizadores de óxido sólido

LUCÍA MARÍA TOSCANI; MARÍA BELÉN ARCENTALES VERA; ESTEBAN ASTO RAMOS,; VANESA C. CONTINI; STEFANIA OROZCO-GIL; MARÍA BELÉN VIGNA; ANA LARRALDE; PATRICIA RIVAS ; CRISTIÁN HUCK IRIART; DIEGO GERMÁN LAMAS

San Martín

Jornada; JORNADAS CIENTÍFICAS Y TECNOLÓGICAS UNSAM 2023; 2023

En este proyecto se estudian nuevos materiales cerámicos para celdas de combustible de óxido sólido (SOFCs, por su denominación en inglés) que permitan construir dispositivos flexibles operables con diferentes combustibles alimentados de manera directa a la celda, tanto con hidrógeno como con otros combustibles disponibles en la matriz energética argentina, principalmente biogás y gas natural. De esta forma se evitan total o parcialmente las emisiones de dióxido de carbono (CO2) a la atmósfera, contribuyendo a la reducción de este gas de efecto invernadero, que es uno de los causantes del cambio climático.A diferencia de otras tecnologías de celdas de combustible, las SOFCs pueden operar tanto con hidrógeno, o con hidrocarburos (metano, gas natural, biogás, etc.). En el primer caso, se evita completamente toda emisión de CO2 , mientras que en el segundo dichas emisiones son bajas por la alta eficiencia de estos dispositivos electroquímicos, en comparación con las máquinas de combustión, turbinas de gas y motores tradicionales. Por ejemplo, alcanzan eficiencias del 50-55% operando por sí solas y del 85-95% en el caso de sistemas combinados de calor y electricidad (cogeneración, CHP), con el valor agregado de poder utilizar de forma más eficiente no solo gas natural, sino también biocombustibles como bioetanol o biogás.Una de las estrategias más importantes del Laboratorio de Cristalografía Aplicada del ITECA, ECyT_UNSAM-CONICET, ha sido el desarrollo de electrodos basados en materiales nanoestructurados, aprovechando su alta área específica comparada con materiales tradicionales de granos micrométricos. Si bien esta propuesta es difícil de implementar en las SOFCs tradicionales de alta temperatura por el posible crecimiento del tamaño de grano, esto se puede llevar a cabo en SOFCs de temperatura intermedia (IT-SOFCs). Dentro de las líneas de investigación actuales, se destaca el desarrollo de materiales anódicos para IT-SOFCs específicamente diseñados para operar con gas natural y biogás. En este contexto, los esfuerzos se centran en el desarrollo de materiales resistentes a la formación de carbono en la superficie y a la desactivación por deposición de azufre, elemento presente tanto en el gas natural como en todos los combustibles derivados de biomasa.Cabe destacar también que los materiales cerámicos desarrollados en el LCA también tienen interés para la producción de H2 (g) mediante electrolizadores de óxido sólido (SOECs) y diversas aplicaciones catalíticas. En este último sentido, se estudian nanomateriales de interés para la producción de hidrógeno y gas de síntesis. Las líneas de trabajo actuales están vinculadas al estudio de nanomateriales para la producción de gas de síntesis a partir del reformado seco de biogás (CH4 +CO2 → 2CO+2H2 ), tema de gran interés para nuestro país porque se espera revalorizar este gas.