ELECTRODOS AVANZADOS PARA PILAS DE COMBUSTIBLE DE ÓXIDO SÓLIDO (SOFCs)

Abstract

Las celdas de combustible de óxido sólido (cuyo acrónimo en inglés es SOFC) son dispositivos energéticos capaces de convertir la energía química de un combustible directamente en energía eléctrica. Esto las dota de unas eficiencias eléctricas muy elevadas, que pueden llegar a ser del 80% si se aprovecha su calor residual de alta calidad mediante turbinas. Además, son capaces de funcionar con una gran variedad de combustibles: hidrógeno, gas natural, gas de síntesis, etanol, metanol, etc. Sin embargo, para su inserción en la cadena de producción energética, su temperatura de funcionamiento debería disminuir al rango de 500-700 ºC sin que se redujeran las densidades de potencias eléctricas generadas. Las SOFC convencionales se basan en la conducción de iones oxígeno de su electrolito, que separa la reacción de combustión del combustible en sus semi-reacciones electroquímicas, generando de este modo la energía eléctrica directamente. Al disminuir la temperatura de operación en este tipo de SOFC, con electrolitos (o membranas) delgados e hidrógeno como combustible, la principal limitación de funcionamiento se centra en la activación y reducción del oxígeno que tiene lugar en el electrodo denominado cátodo. Por otro lado, el empleo de otros combustibles basados en carbono no es compatible con los materiales de ánodos actualmente utilizados. Por tanto, es necesario el desarrollo de nuevos cátodos con mejoradas propiedades electrocatalíticas para la reducción de oxígeno a menores temperaturas, cuyas propiedades termo-mecánicas sean compatibles con las del resto de componentes de la celda, y la obtención de ánodos capaces de funcionar con combustibles basados en carbono. La combinación conjunta de varios lantánidos y bario en la estructura perovskita (LalPrpSmsBab)0.58Sr0.4Fe0.8Co0.2O3 ha permitido obtener compuestos con resistencias de polarización de electrodo significantemente menores que las mostradas por el cátodo del estado de la técnica La0.6Sr0.4Fe0.8Co0.2O3 en el rango de temperaturas 450-650 ºC.