Nueva Tecnología de Celdas de Combustible de Óxido Sólido

para una mejor utilización de la energía. Las pilas de combustible de óxido sólido (SOFC) parecen suficientemente prometedoras para aplicaciones estacionarias y móviles. El uso estacionario puede cubrir desde aplicaciones residenciales hasta centrales eléctricas. Las aplicaciones móviles contienen energía para los buques en el mar y en el espacio, así como para los automóviles. Otra ventaja de las celdas SOFC es que cuando trabajan en forma inversa como celdas electrolíticas de óxido sólido, crean hidrógeno puro al dividir el agua.

Pero si un producto tiene que alcanzar el éxito comercial, tiene que asegurar su viabilidad en los principales frentes. Las SOFCs también tienen sus desventajas. No se puede estar seguro de la integridad de los sellos dentro y entre las unidades productoras de energía. Peizhen (Kathy) Lu, profesora adjunta de ciencias de los materiales e ingeniería en Virginia Tech. señala también el hecho de que «el problema del sellado es el mayor problema para la comercialización de pilas de combustible de óxido sólido».

Para entender la importancia de los sellos, tomemos en cuenta el funcionamiento de las SOFCs. Se fabrican principalmente con materiales cerámicos. Una de las mayores ventajas de los materiales cerámicos es que pueden soportar y operar a temperaturas de hasta 1.800 grados F (1.000 C). Esta alta temperatura ayuda a las SOFCs a separar los iones de oxígeno del aire. Los iones pasan a través de una red cristalina y oxidan un combustible, generalmente un hidrocarburo. La reacción química genera electrones, que fluyen a través de un circuito externo, creando electricidad.

¿Cómo están dispuestos estos módulos de SOFC para producir suficiente energía para su uso? Los módulos de SOFC se apilan juntos. Cada módulo tiene aire en un lado y un combustible en el otro y genera electrones. Necesitamos muchos de estos módulos apilados de forma similar para producir suficiente potencia para aplicaciones específicas. Ahora tenemos que sellar el compartimiento de cada módulo y debe haber sellos entre los módulos en una pila. ¿Por qué es tan importante? Porque tenemos que evitar la mezcla de aire y combustible. También se debe evitar que se filtren. Sabemos que las fugas o la mezcla de aire y combustible llevarán a resultados indeseables, como la pérdida de eficiencia o la combustión interna.

¿Cómo podemos dejar de filtrar y mezclar aire y combustible? Lu ha encontrado una manera de hacer eso. Ella ha inventado un nuevo vidrio que puede actuar como sello. Ese vidrio de sellado fue muy efectivo para sellar los módulos y la pila. El vidrio de sellado autorregenerable proporcionará resistencia y estabilidad a largo plazo a la pila, dijo.

Lu es un experto en diseño, síntesis y procesamiento de materiales. Ella comparte sus pensamientos: «Nuestro interés es trabajar en los problemas materiales críticos para permitir la generación de energía y la producción de hidrógeno en gran cantidad y a bajo costo».

Mike Miller, que es el director senior de licencias de Virginia Tech Intellectual Properties , da su aprobación para el material de sellado. Él afirma: «Los materiales de sellado de vidrio inventados están libres de óxido de bario, óxido de calcio, magnesia y óxidos alcalinos, y además contienen cantidades casi imperceptiblemente bajas de óxido de boro. Esto es importante porque los sellos deben ser mecánica y químicamente compatibles con los diferentes componentes de las celdas de óxido y metálicos, ya que se alternan repetidamente entre las temperaturas ambiente y de operación».

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