Los investigadores de la Universidad Estatal de Washington han determinado un paso clave en la mejora de las celdas de combustible de óxido sólido SOFC, una prometedora tecnología de energía limpia que ha luchado por obtener una amplia aceptación en el mercado.
Los investigadores determinaron una forma de mejorar uno de los principales puntos de falla de la celda de combustible, superando los problemas clave que han impedido su aceptación. Su trabajo aparece en la portada del último número de Revista de Química Física C .
Las celdas de combustible ofrecen una forma limpia y altamente eficiente de convertir la energía química de los combustibles directamente en energía eléctrica. Son similares a las baterías en el sentido de que tienen un ánodo, un cátodo y un electrolito y crean electricidad, pero usan combustible para crear un flujo continuoflujo de electricidad.
Las celdas de combustible pueden ser aproximadamente cuatro veces más eficientes que un motor de combustión porque se basan en reacciones electroquímicas, pero los investigadores continúan luchando para que sean lo suficientemente baratas y eficientes como para competir con las fuentes tradicionales de generación de energía.
Un SOFC está hecho de materiales sólidos, y la electricidad es creada por iones de oxígeno que viajan a través de la celda de combustible. A diferencia de otros tipos de celdas de combustible, los SOFC no requieren el uso de metales caros, como el platino, y pueden funcionar con ungran variedad de combustibles, como gasolina o diesel.
Sin embargo, cuando se usa gasolina como combustible, un material a base de carbono tiende a acumularse en la celda de combustible y detener la reacción de conversión. Otros productos químicos, en particular el azufre, también pueden envenenar y detener las reacciones.
En su estudio, los investigadores de WSU mejoraron la comprensión del proceso que detiene las reacciones. Los problemas ocurren con mayor frecuencia en un lugar de la superficie del ánodo, llamado límite de triple fase, donde el ánodo se conecta con el electrolito y el combustible.
Los investigadores determinaron que la presencia de un campo eléctrico en este límite puede prevenir fallas y mejorar el rendimiento del sistema. Para capturar adecuadamente la complejidad de esta interfaz, utilizaron la supercomputadora del Centro de Materiales a Nanoescala en el Laboratorio Nacional de Argonne para realizar cálculos.
Los investigadores estudiaron problemas similares en las celdas de electrólisis de óxido sólido SOEC, que son como celdas de combustible que funcionan a la inversa para convertir el dióxido de carbono y el agua en precursores de combustible para el transporte.
El trabajo proporciona orientación que la industria puede utilizar para reducir la acumulación de material y el envenenamiento y mejorar el rendimiento de SOFC y SOEC, dijo Jean-Sabin McEwen, profesor asistente en la Escuela de Ingeniería Química y Bioingeniería Gene y Linda Voiland, quien dirigió el proyecto.
La investigación está en consonancia con los Grandes Desafíos de WSU, un conjunto de iniciativas de investigación dirigidas a grandes problemas sociales. Es particularmente relevante para el desafío de los recursos sostenibles y su tema de energía.
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Materiales proporcionado por Universidad Estatal de Washington . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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