Estado del arte de las pilas de combustible reversibles de alta temperatura

Abstract

Nuestro planeta está sufriendo un agotamiento de los recursos fósiles y una elevada contaminación ambiental debido al uso de estos. El momento de actuar no es en un futuro próximo, el momento de actuar es ahora. Cada vez se disponen de más recursos tecnológicos para poder afrontar esta situación, y se debe intentar implantar paulatinamente las nuevas tecnologías que provean de la energía necesaria para abastecer a la población sin necesidad de altas contaminaciones ni repercusiones sobre el medio ambiente. Una de las tecnologías en auge en los últimos años es la tecnología del hidrógeno. Este elemento químico no se puede considerar una fuente de energía, pero si un vector energético mediante el cual se puede almacenar, transportar y posteriormente producir energía de cero emisiones. Aunque en la actualidad la mayor parte del hidrógeno se obtiene a partir del reformado de gas natural, existe la posibilidad de utilizar la electrólisis para que una cierta corriente o cantidad de agua, mediante la aplicación de una corriente eléctrica, se pueda disociar en hidrógeno y oxígeno, sus componentes principales. De esta manera se puede transformar la energía eléctrica en energía química en forma de hidrógeno. Este hidrógeno producido puede ser comprimido, licuado o mezclado con compuestos metálicos para posteriormente almacenarlo y/o transportarlo. En el momento que se quiera revertir el proceso, se puede hacer uso de una pila de combustible para hacer reaccionar al hidrógeno almacenado con oxígeno (o aire) y así transformar la energía química del hidrógeno en energía eléctrica de nuevo, produciendo residuos inocuos tales como el vapor de agua y el calor. Si todos estos procesos se agrupan en un mismo equipo, se obtiene el objeto de este trabajo: La pila de combustible de alta temperatura reversible. Un dispositivo que combina la celda electrolítica con la que se produce el hidrógeno, el sistema de almacenamiento de éste, y la pila de combustible para volver a transformar la energía química en electricidad. Por lo tanto, el presente trabajo comienza explicando la tecnología del hidrógeno y los tipos de producción de hidrógeno, almacenamiento de hidrógeno y pilas de combustible. Continúa en el segundo bloque centrándose en los equipos de alta temperatura, y termina dando un repaso al estado actual de los sistemas de alta temperatura reversibles poniendo especial interés en las limitaciones de esta tecnología y en cuales son las líneas de investigación actuales.

Our planet is suffering from depletion of fossil resources and high environmental pollution due to their use. The time to act is not in the near future, the time to act is now. Every time more technological resources are available to be able to face this situation, and efforts should be made to gradually introduce new technologies that provide the energy needed to supply the population without the need for high pollution or environmental impact. One of the technologies booming in recent years is hydrogen technology. This chemical element cannot be considered an energy source, but an energy vector through which it can be stored, transported and then produce zero emissions energy. Although at present most hydrogen is obtained from natural gas refurbishment, there is the possibility of using electrolysis so that a certain current or quantity of water through the application of an electric current can be dissociated into hydrogen and oxygen, its main components. This way electrical energy can be transformed into chemical energy in the form of hydrogen. This hydrogen produced can be compressed, liquefied or mixed with metal compounds for later storage and/or transport. At the time you want to reverse the process, you can make use of a fuel cell to react to the hydrogen stored with oxygen (or air) and thus transform the chemical energy of hydrogen into electrical energy again, producing safe waste such as water vapour and heat. If all these processes are grouped together in one piece of equipment, the object of this work is obtained: The high temperature reversible fuel cell. A device that combines the electrolyte cell with which hydrogen is produced, the storage system of the hydrogen, and the fuel cell to transform the chemical energy back into electricity. This work therefore, begins by explaining the technology of hydrogen and the types of hydrogen production, hydrogen storage and fuel cells. It continues in the second block focusing on high temperature equipment, and ends by reviewing the current state of reversible high temperature systems by putting special interest in the limitations of this technology and which are the current lines of research.