Evaluación del desempeño de prototipos de celda de combustible de H2/O2

A. CONTRERAS; R. CALZADA; S.G. RAMOS; G. ANDREASEN; D.R. BARSELLINI; W.E. TRIACA

La Plata

Jornada; IX Jornadas de Becarios del INIFTA; 2014

Instituto de Investigaciones Fisicoquímicas Teóricas y Aplicadas

Las celdas de combustibles de tecnología PEM se encuentran dentro delos recursos tecnológicos cuyo desarrollo impulsará la transición haciauna economía del hidrógeno. Las celdas de combustible de tecnologíaPEM son dispositivos que convierten, a través de procesoselectroquímicos, la energía química del hidrógeno directamente enenergía eléctrica y térmica. Estos dispositivos trabajan a bajastemperaturas de operación, con un tiempo rápido de arranque y con unaalta densidad de potencia y alta eficiencia de conversión, lo que los hacefuertes candidatos para la generación de energía. La mayor brecha quedebe superarse para la comercialización de estos dispositivos es el costoy tiempo de vida de los mismos, lo que implica, entre otras cosas, laoptimización de los materiales que los componen y el estudio de losfenómenos multifísicos, de transporte y electroquímicos que toman lugardurante su operación. En este trabajo se presenta la evaluación de dosprototipos de celdas de combustible de tecnología PEM que difieren,principalmente, en el área y diseño de los canales de flujo. Uno de losprototipos es de diseño comercial, con canales de flujo que representan25 cm2 de área, en serpentín, lineal, tipo U (prototipo I) y, el otro, defabricación endógena (en colaboración con el Laboratorio de Mecánica dela UTN), posee canales de flujo que representan un área de 9 cm2, enserpentín, no lineal, tipo Z (prototipo II). Para la prueba de los prototiposse construyeron ensambles MEA, mediante una técnica de pinceladodesarrollada en nuestros laboratorios, utilizando como membranapolimérica Nafion 117, tela de carbono como medio de difusión de gases,y platino soportado sobre carbono grafitizado Vulcan XC-72, al 20%,marca E-TEK, como catalizador soportado. Los prototipos se sometierona distintas condiciones operativas de presión, temperatura,humidificación y caudal. El mejor desempeño se logró con el prototipo I auna temperatura de celda de 40 ºC y temperatura de humidificación de H2de 60 ºC (Figura 1). El prototipo II presentó altas corrientes de crossovercomparadas con las reportadas en la literatura para membranas deNafion 117, presentando un OPC por debajo del esperado para este tipode celdas PEM y afectando el rendimiento de la misma (Figuras 2 y 3). Esposible que esta alta corriente de crossover se deba al pre- tratamientoaplicado a la membrana para la construcción de los electrodos utilizadosen la evaluación de este prototipo. Esto aún se encuentra en estudio.