Desarrollo De Un Prototipo De Celdas De Combustible De Óxido Sólido Soportada Sobre Ánodos Mini Tubulares de Nio-Gdc, Como Fuente De Energía Industrialmente Viable.

Abstract

El año 2014, en el marco del proyecto FONDEF idea de dos etapas, comenzó a desarrollarse el primer prototipo de celda de combustible de óxido sólido de Chile, bajo la dirección del Profesor Mangalaraja Ramalinga Viswanathan, en los laboratorios de cerámicos avanzados y nanotecnología del departamento de Ingeniería de Materiales de la Universidad de Concepción. Se optó por diseñar una celda de geometría mini-tubular, pensando en aplicaciones de baja y mediana potencia, cuyo soporte lo constituya el ánodo - para reducir la polarización de tipo óhmica, minimizando el espesor de electrolito- y utilizando como material de electrolito el GDC, ya que permite disminuir considerablemente la temperatura de operación de estos dispositivos, en comparación a las celdas fabricadas con YSZ. Con ello, reducir los costos asociados a materiales de interconexión y aislamiento , reduciendo también los tiempos de arranque asociados a las altas temperaturas de trabajo. La primera etapa del proyecto consistió en fabricar una celda minitubular, aplicando el método de extrusión cerámica, mediante el cual se fabricó el soporte ánodico de NiO-GDC. Posteriormente se añadieron las capas de electrolito (GDC) y cátodo (LSFC-GDC) utilizando la técnica de recubrimiento por spray y co-sinterizando sucesivamente, obteniéndose una celda que puede operar a temperaturas de entre 450 a 600 °C generando densidades de potencia que han superado los 0.6 W/cm2. Como resultado complementario, la pasta cerámica precursora de los minitubos de ánodo está actualmente en proceso de patentamiento a nivel nacional, debido a que sus cualidades en cuanto a facilidad de conformado, durabilidad y flexibilidad en lo que se refiere a composición, la posicionan como un producto competitivo frente a otras pastas, haciendo necesario su protección en miras a su comercialización en el mediano plazo. Se pretende hacer un estudio a nivel internacional del posible patentamiento en otros países, para robustecer la protección del proceso de elaboración de la pasta. Con los resultados que hemos obtenido hasta ahora, tenemos la base para continuar con la siguiente etapa del proyecto, que consiste en fabricar un generador de energía eléctrica, que sea capaz de producir en torno a 50W de potencia, pensando en diversas aplicaciones de tipo estacionario. La fabricación del stack se realizará conectando las celdas en paralelo, lo cual permite aumentar el voltaje de salida y por consiguiente la potencia que se requiere suministrar, utilizando como base la celda fabricada durante la primera etapa del proyecto.