Las celdas de combustible de óxido sólido, o SOFC, son dispositivos que producen electricidad y calor al oxidar un combustible como el gas natural o el biogás, esta tecnología de bajo consumo de energía y cero emisiones tiene el potencial de satisfacer las necesidades domésticas y comerciales de energía, calefacción y agua caliente.

Si bien la aceptación es alta en países como Japón, los SOFC aún no son muy populares en Europa, sobre todo porque los altos costos de producción representan una barrera para la fabricación de las células a escala, pero una nueva investigación realizada por un equipo de EPFL podría ser la respuesta.

Los ingenieros del Laboratorio de Diseño Mecánico Aplicado (LAMD), con sede en Microcity en Neuchâtel, han ideado una nueva forma para mejorar la eficiencia de los SOFC domésticos, es decir, celdas de 6 kV, compuestos equipado con un ventilador impulsado por una turbina de vapor, la que recircula los gases a través del sistema, lo cual contribuye a incrementar la vida útil de la celda.

SOFC más eficientes

Este proyecto de colaboración involucró a tres socios: LAMD, Grupo de Materiales Energéticos (GEM) con sede en el campus EPFL Valais Wallis en Sion y SOLIDpower SA, una empresa privada ubicada en Yverdon-les-Bains.

Los investigadores lograron estas ganancias de eficiencia y vida útil utilizando un sistema novedoso llamado ventilador de recirculación de gas anódico.En condiciones normales, los SOFC solo convierten alrededor del 80–85% del combustible de entrada, que sólo transita por la celda una vez.
Al conectar la salida a la entrada, el equipo pudo recircular los gases a través de la celda por segunda vez; debido a que los SOFC funcionan a temperaturas superiores a 600 ° C, el ventilador de recirculación eleva la presión de los gases de salida y lo lleva a un nivel compatible con la presión dentro de la celda.

Con el nuevo sistema, el equipo observó impresionantes ganancias de eficiencia de hasta un 10%; "Cuando acoplamos el ventilador a una celda de combustible con categoría doméstica que funciona a carga parcial, o 4.5 kWe, logramos una eficiencia bruta del 66%", dice Jürg Schiffmann, quien dirige el LAMD.

Hasta 10% de ganancia

En comparación, las centrales eléctricas más avanzadas alcanzan eficiencias del 63% sin generar calor recuperable, además, estas plantas operan en rangos de capacidad en los cientos de megavatios eléctricos o MWe, por ejemplo, en Suiza, alrededor del 6% de esa energía se pierde entre la alimentación y la extracción de la red con SOFC.

Además de mejorar la eficiencia, el sistema de ventilador también extiende la vida útil de la celda porque la mezcla de gas recirculado aumenta la estabilidad del catalizador.