Instituto Milenio MIGA logra medir potencia eléctrica utilizando amoníaco directo en pilas de combustibles de óxido sólido

Fecha de la publicación
26 Mar, 2024
Autor de la publicación
Pedro Andrade Araos

La investigadora del Instituto Milenio MIGA y académica de la Facultad de Ciencias de la Ingeniería de la Universidad Austral de Chile, Dra. Loreto Troncoso, logró un hito relevante en su trabajo científico al lograr medir potencia eléctrica en monoceldas reales de pilas de combustibles de óxido sólido (SOFC), utilizando amoníaco directo como combustible.

Pero, ¿qué son las Pilas de Combustible?  Son dispositivos de conversión de energía. Para entender esto de una mejor forma, una analogía sería el funcionamiento de los paneles solares, los que transforman la energía de los rayos solares en electricidad. En este caso, tenemos las Pilas de Combustible que mediante su funcionamiento electroquímico transforman la energía química almacenada en un combustible a trabajo eléctrico.

Una celda de combustible genera electricidad a través de las reacciones químicas en los electrodos: en el ánodo ocurre la oxidación del combustible, que es normalmente hidrógeno (H2), y en el cátodo la reducción del oxígeno del aire (O2). Los electrones viajan de cátodo a ánodo generando electricidad, mientras que en el electrolito ocurre la reconversión de estos dos iones teniendo como único “residuo” de este proceso agua (H2O).

Existen distintos tipos de pilas de combustible, las de baja temperatura que son las que se están utilizando en electromovilidad y las de alta temperatura, las que se utilizan de manera estacionaria. La investigación de la Dra. Troncoso está concentrada en estas últimas.

La ventaja de las SOFC sobre otras pilas de combustible es la alta potencia generada y una mayor versatilidad para operar con distintos combustibles, aceptando desde hidrógeno (H2) de baja pureza hasta gases como el metano (CH4) y el amoníaco (NH3). Esto se debe a que este tipo de Pilas operan a temperaturas de alrededor de los 800°C. Esto supone una gran ventaja para el uso directo de amoniaco, ya que su descomposición térmica se vuelve significativa a una temperatura superior a los 500°C.

Estos dispositivos tienen las mayores expectativas para reemplazar los sistemas energéticos convencionales, constituyéndose en un dispositivo esencial para la transición energética en un país como Chile, cuya matriz energética se basa principalmente en carbón.

Medir la potencia eléctrica de estas monoceldas utilizando amoniaco directo como combustible significa que en el corto plazo se puede avanzar en la conexión de un conjunto de pilas combustibles para lograr una mayor capacidad eléctrica. “Queremos interconectar varias monoceldas para formar un stack, desarrollando monoceldas de mayor tamaño con el control del flujo de los gases necesarios para las reacciones electroquímicas. La evaluación de los selladores y las interconexiones es esencial y desafiante, considerando la degradación de los materiales por el uso directo de amoníaco como combustible. Un stack de pilas SOFC implica un sistema complejo que requiere un sistema auxiliar de acondicionamiento de energía para garantizar una operación segura, confiable y eficiente en diferentes condiciones de operación” comenta Loreto Troncoso.      

Para lograr la creación del stack, investigadores de las diferentes líneas MIGA están realizando el modelado, revisión de fluidos y también la parte mecánica. “Algunos colegas viajaron aquí a Valdivia para ver el proceso in situ porque es muy difícil de visualizar. Una vez acá pudieron ver el proceso completo; cómo es el sistema de armado, el montaje y posterior ensamblaje de la monocelda. También vieron el mecanismo para poner el montaje experimental de las muestras y finalmente cómo se pasan los gases para realizar la medición”, sostuvo la investigadora.

El desarrollo de esta investigación ha permitido potenciar la investigación desde regiones, ya que la Dra. Loreto Troncos, junto a otros académicos de la región del Maule están trabajando en este nuevo hito.

 

Fuente: Federico Bierwirth, Instituto Milenio MIGA.


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