Datos Generales

Objetivo

Diseño y desarrollo de prototipos de pilas de combustible como un sistema de generación de energía competitivo con los actuales, desde aspectos tales como eficiencia eléctrica, impacto ambiental, flexibilidad y modularidad. El estudio se aborda desde la investigación básica en materiales, reacciones electroquímicas implicadas y procesos. La modelización de componentes y comportamiento en una celda de combustible se utiliza para lograr la optimización de la celda, como apoyo al trabajo de diseño y desarrollo.

Situación

El grupo mantiene abiertas dos líneas de investigación en colaboración con el Instituto de Catálisis y Petroleoquímica (CSIC): pilas de combustible de baja temperatura (poliméricas), para su aplicación en transporte y estacionaria de baja potencia, y pilas de combustible de alta temperatura (carbonatos fundidos y óxidos sólidos), para generación eléctrica estacionaria.

En sus instalaciones tiene operativas tres estaciones de ensayos para operación de monoceldas y pilas de combustible poliméricas hasta 5 kW de potencia con control automático. Para pilas de combustible de alta temperatura (MCFC, SOFC) se dispone de tres estaciones de ensayo para evaluación de componentes en monocelda. Otra parte del laboratorio está reservada a la preparación de componentes (cátodos, ánodos, matrices, placas, etc.) y caracterización electroquímica (espectroscopía de impedancia, voltametría cíclica, balanza de cristal de cuarzo). Se cuenta igualmente con técnicas de caracterización físico-químicas disponibles en el Centro. Se han desarrollado equipos y metodologías para la fabricación de electrodos, contando además con un taller especializado para el desarrollo de prototipos.

Su actividad se financia a través de proyectos regionales (Comunidad de Madrid), nacionales (CICYT, PROFIT), europeos. Mantiene contactos con grupos de investigación nacionales de diversos Institutos del CSIC (Catálisis y Petroleoquímica, Ciencia de Materiales, Cerámica y Vidrio, Ciencia y Tecnología de Polímeros), Universidades (Complutense y Autónoma de Madrid, Málaga, Vigo), y con el INTA. Entre los grupos de investigación extranjeros cabe mencionar Universidad de Nitra (Eslovaquia), Universidad de Viena (Austria), Fraunhofer Institute for Solar Energy Systems (Alemania), ENEA (Italia), ECN (Holanda), Universidad de Wisconsin-Madison (USA), Instituto Hahn Meitner de Berlín (Alemania).

A través de los proyectos europeos se trabaja en colaboración con empresas españolas como SEAT, URBASER, y empresas de otros países miembros como Air Liquide (Francia), NUVERA (Italia), Würth Elecktronik GmbH&Co.KG (Alemania), Profactor Produktionsforschungsgesellschaft mbH (Austria), Seaborne (Alemania), Linzer Elektrizitäts-, Fernwärmeund Verkehrsbetriebe AG (Austria), STUDIA - Schlierbach Studienzentrum für Internationale Analysen (Austria), MTU Motorenund Turbinen Union Friedrichshafen GmbH (Alemania). La investigación que se lleva a cabo tiene una clara proyección industrial, buscando en todo momento la aplicación de los logros alcanzados

Resultados Destacables

Se ha completado con éxito el estudio fluido-dinámico para optimización de la distribución de gases en pilas de combustible poliméricas, fabricándose una placa bipolar competitiva con las comerciales. Las nuevas placas bipolares para pilas de combustible poliméricas fabricadas, optimizan el consumo de hidrógeno mejorando la eficiencia global. Este diseño se utilizó con éxito en el prototipo de 1 kW construido y validado experimentalmente en ciclos de conducción. Se ha puesto a punto un sistema novedoso, en colaboración con la Universidad de Málaga, para preparación de electrodos PEMFC que optimiza la deposición de las tintas catalíticas preservando la dispersión del catalizador. En cuanto a materiales, en colaboración con el Instituto de Catálisis y Petroleoquímica (CSIC), se han desarrollado nuevos electrodos para pilas de combustible de carbonatos fundidos con un alto rendimiento en operación.

Se ha llevado a cabo, y se está evaluando, la instalación de un sistema para aprovechamiento de energía solar y conversión a hidrógeno por medio de electrolisis de agua. El hidrógeno puede ser utilizado mediante una pila de combustible para alimentar una aplicación aislada de la red. Es un sistema de conversión de energía sin contaminación alguna

Investigadores Científicos

Referencias

(1). DAZA, L.; HONTAÑÓN, E. Pilas de combustible, en tecnologías energéticas e impacto ambiental. Madrid: McGraw-Hill Profesional, 2001. p. 433-452.

(2). ESCUDERO, M.J.; NOVOA, X..R.; RODRIGO, T. DAZA, L. Study of a Li-Ni oxides mixture as a novel cathode for MCFC by electrochemical impedance spectroscopy. Journal Applied Electrochemistry. 2002, vol. 32, p. 929-936.

(3). ESCUDERO, M.J.; HONTAÑÓN, E.; SCHWARTZ, S.; BOUTONNET KIZLING, M. DAZA, L. Development and performance characterisation of new electrocatalysts for PEMFC. Journal Power Sources. 2002, vol.106, p. 206-214.

(4). SOLER, J.; GONZÁLEZ, T.; ESCUDERO, M.J.; RODRIGO, T.; DAZA, L. Endurance test on single cell of novel cathode material for MCFC. Journal Power Sources. 2002, vol. 106. p. 189-195.

(5). ESCUDERO, M.J.; NOVOA, X.R.; RODRIGO, T.; DAZA, L. Influence of lanthanum oxide as quality promoter on cathodes for MCFC. J. Power Sources. 2002, vol. 106, p. 196-205.

(6). RÍO, C. DEL; OJEDA, M.C.; ACOSTA, J.L.; ESCUDERO, M.J.; HONTAÑÓN, E.; DAZA, L. New polymer bipolar plates for polymer electrolyte membrane fuel cells: synthesis and characterization. Journal Applied Polymer Science. 2002, vol. 83, p. 2817-2822.

(7). ESCUDERO, M.J.; RODRIGO, T.; SOLER, J.; DAZA, L. Electrochemical behavior of lithium-nickel oxides in molten carbonate. Journal Power Sources, aceptado para su publicación.

(8). SOLER, J.; HONTAÑÓN, E.; DAZA, L. Electrode permeability and flow-field configuration: influence on the performance of a PEMFC. Journal Power Sources, aceptado para su publicación.