Un equipo de investigación coreano ha desarrollado una pila de combustible de cerámica de alto rendimiento que puede funcionar con combustibles de butano. Dado que el butano se puede licuar y, por lo tanto, almacenar y transportar fácilmente, La nueva tecnología podría ampliar la gama de aplicaciones de las pilas de combustible cerámicas a aplicaciones portátiles y móviles como coches eléctricos. robots y drones. Previamente, Las pilas de combustible cerámicas solo se habían considerado para su aplicación en sistemas de generación de energía de gran capacidad debido a su funcionamiento a alta temperatura.

El Instituto de Ciencia y Tecnología de Corea (KIST) anunció que el equipo de investigación del Dr. Son Ji-Won en el Centro de Investigación de Materiales Energéticos de KIST había desarrollado un equipo de alto rendimiento, Celda de combustible de cerámica de película delgada que podría funcionar a temperaturas medias a bajas por debajo de 600 ° C utilizando combustibles de butano.

Las pilas de combustible de cerámica son un tipo de pila de combustible de alta temperatura que funciona a más de 800 grados C. Esta alta temperatura permite el uso de catalizadores económicos, como el níquel, a diferencia de las pilas de combustible de baja temperatura, como las pilas de combustible de electrolitos poliméricos, que utilizan catalizadores de platino de alto precio para complementar su baja actividad catalítica. Otra gran ventaja de las pilas de combustible de alta temperatura es que pueden utilizar varios combustibles además del hidrógeno puro, como GLP y GNL con bajas emisiones debido a su alta eficiencia. Sin embargo, irónicamente, aunque las pilas de combustible de alta temperatura utilizan catalizadores económicos, su funcionamiento requiere costosos materiales refractarios y tecnologías de fabricación. Otro factor limitante es que el proceso de encendido y apagado de su sistema lleva mucho tiempo debido a las características de funcionamiento a alta temperatura. que restringen su aplicación a sistemas de generación de energía estacionarios a gran escala.

Muchos equipos de investigación de todo el mundo han trabajado en pilas de combustible cerámicas de película fina, que puede funcionar a bajas temperaturas sin pérdida de rendimiento. Desafortunadamente, el problema es que el funcionamiento a baja temperatura hace que las pilas de combustible cerámicas pierdan una de sus importantes ventajas, es decir, su capacidad para utilizar varios combustibles. Cuando el catalizador de níquel de las pilas de combustible cerámicas se utiliza con combustibles de hidrocarburos, como el metano, propano, y butano, el carbono generado durante la conversión del combustible se deposita en la superficie del níquel. Esto empeora gravemente a medida que baja la temperatura, conduciendo al fallo de la operación de la celda.

El equipo de investigación del Dr. Son Ji-Won resolvió este problema incorporando catalizadores secundarios de alto rendimiento, que puede convertir los combustibles más fácilmente, mediante tecnología de película fina. Usando la deposición alterna del catalizador secundario y las capas de catalizador principal, el equipo pudo distribuir eficazmente el catalizador secundario en las partes más cercanas de los electrodos de combustible al electrolito. Por esta manera, fue posible la incorporación controlada de catalizadores secundarios en cantidades pequeñas pero colocados de forma eficaz.

Usando este procedimiento, el equipo de investigación de KIST pudo aplicar con éxito catalizadores secundarios conocidos por su alta actividad catalítica a bajas temperaturas, como el paladio (Pd), rutenio (Ru), y cobre (Cu), a los electrodos de combustible de nanoestructura. Confirmaron la operación de alto rendimiento de las celdas de combustible cerámicas basadas en película delgada recientemente desarrolladas a temperaturas de operación medias y bajas (500-600 C), usando combustible de butano, que es un combustible muy asequible.

"Esta investigación examinó sistemáticamente los posibles usos de los combustibles de hidrocarburos en las pilas de combustible cerámicas que funcionan a bajas temperaturas, ", dijo el Dr. Son Ji-won." El uso de combustibles portátiles como el butano a temperaturas de funcionamiento más bajas permitiría el desarrollo de sistemas de pilas de combustible cerámicas más pequeños e integrados, que se puede aplicar a fuentes de energía portátiles y móviles ".