La tecnología de celdas de combustible evoluciona continuamente a medida que las energías renovables y las fuentes de energía alternativas se vuelven medios cada vez más importantes para reducir la dependencia global de los combustibles fósiles. Las celdas de combustible planas, un diseño frecuente, pueden ser voluminosas, tener problemas de compresión y una distribución de corriente desigual. Otros inconvenientes incluyen problemas con el transporte de gas reactivo, eliminación de exceso de agua y desafíos de fabricación asociados con su diseño.

Un equipo de investigadores de UConn dirigido por Jasna Jankovic, profesora asistente en el Departamento de Ciencia e Ingeniería de Materiales de la Facultad de Ingeniería, ideó un diseño novedoso para una celda de combustible de membrana de electrolito de polímero tubular (PEM) que aborda esas deficiencias y mejora en diseños de celdas de combustible PEM tubulares existentes, la mayoría de los cuales toman una celda de combustible PEM plana y la enroscan en un cilindro.

Jankovic y dos estudiantes de posgrado, Sara Pedram y Sean Small, adoptaron un enfoque más holístico que replantea el diseño de celdas de combustible tubular desde cero. Su concepto disruptivo, pendiente de patente, podría tener casi el doble de la densidad de energía de otras celdas de combustible PEM tubulares, ser un 50 por ciento más liviana, tener un electrodo interno reemplazable y un electrolito (si es líquido), una configuración a prueba de fugas y requerir menos metales preciosos. .

Eso es un gran problema, dice Michael Invernale, gerente sénior de licencias de los Servicios de comercialización de tecnología (TCS) de UConn que trabaja con Jankovic para llevar el concepto al mercado. Gran parte del esfuerzo por mejorar el diseño de las celdas de combustible, dice, se ha centrado en el usuario final en lugar del bien común.

“Una celda de combustible con componentes recargables es un tipo de solución que hace eso”, dice Invernale. "Una aerolínea que confíe en esta tecnología tendría más incentivos para reconstruir un componente. En este momento, podría ser más barato reemplazar la unidad completa. Ahí es realmente donde brilla este diseño. Las características del diseño son ecológicas, sostenibles y renovables". /P>

Las celdas de combustible son esencialmente dispositivos de generación de energía electroquímica recargables que combinan hidrógeno y oxígeno para generar electricidad, calor y agua. Cada tipo se clasifica principalmente por el tipo de electrolito que utiliza. Las celdas de combustible planas se construyen utilizando pilas tipo sándwich de grandes placas de campo de flujo rectangulares hechas de grafito o metal, que representan alrededor del 80 por ciento de su peso y el 40 por ciento de su costo. El diseño de UConn utiliza un solo campo de flujo en forma de tubo que reduce su peso a la mitad.

El concepto aún está en proceso de descubrimiento y cuenta con la financiación de I-Corps y Partnership for Innovation (PFI) de la National Science Foundation (NSF). El programa fue creado para impulsar la traducción de la investigación fundamental al mercado, fomentar la colaboración entre la academia y la industria, y capacitar a profesores, estudiantes y otros investigadores financiados por NSF en habilidades de innovación y emprendimiento.

Los equipos de investigación participantes tienen la oportunidad de entrevistar a clientes potenciales para obtener más información sobre sus necesidades. Jankovic y su equipo realizaron unas 60 entrevistas durante un programa UConn Accelerator a principios de 2022 que los ayudó a evaluar el mercado y responder preguntas importantes sobre si iniciar o no un proceso más largo, fabricar el producto ellos mismos o licenciar la tecnología a otra empresa.

"Fue muy útil recibir comentarios y orientación de personas de la industria", dice Jankovic.

Jankovic lideró el equipo como PI, con Pedram y Small, actuando como líder empresarial y co-líder respectivamente. Lenard Bonville, el mentor industrial del equipo, apoyará al equipo con sus décadas de experiencia industrial. El equipo realizará otra serie de 100 entrevistas con la industria para descubrir el mercado de su producto y obtener orientación sobre su diseño final. La financiación de NSF-Partnership for Innovation (PFI) se utilizará para desarrollar un prototipo y buscar la comercialización.

Las celdas de combustible tienen una amplia gama de aplicaciones, desde alimentar hogares y negocios hasta mantener en funcionamiento instalaciones críticas como hospitales, supermercados y centros de datos, y mover una variedad de vehículos, incluidos automóviles, autobuses, camiones, montacargas, trenes, y más. El equipo de Jankovic está trabajando para obtener una patente completa de su diseño y probar el concepto a fondo. A corto plazo, se centran en comercializar la tecnología y atraer socios potenciales.

Jankovic prevé crear una celda de combustible del tamaño aproximado de una batería AA; sin embargo, como tecnología escalable y modular, podría ampliarse a cualquier tamaño práctico. La forma cilíndrica permitiría que más celdas de combustible ocuparan la misma cantidad de espacio que las que se usan ahora y serían más baratas de fabricar, dijo Invernale. Jankovic ve su diseño de celda de combustible como un reemplazo para las baterías de iones de litio.

Jankovic dijo que sus siete años en la industria antes de llegar a UConn la convencieron de que había una necesidad en el mercado de un nuevo y mejor diseño de celda de combustible.

"A partir de esa experiencia, supe que las celdas de combustible planas tenían algunos problemas", dice ella. "Seguí preguntando y dije, 'hagámoslo y averigüemos si o no'". + Explora más

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