Nuevas pilas de combustible de alcohol directo y de hidrógeno para aplicaciones navales y aeronáuticas

• Autores: Jadra Mosa, Carmen del Río, P. Escribano, Eva Chinarro, E. Morales Casique, Óscar Santiago Carretero, I. Carrillo, Emilia Morallón, Emilio Navarro Arévalo, J. Maellas, Eugenio E. López Estévez, M.C. García, P. Argumosa, M. A. Laso, Teresa J. Leo Mena, M. Aparicio
• Localización: Boletín del Grupo Español del Carbón, ISSN-e 2172-6094, Nº. 55, 2020, págs. 13-21
• Idioma: español
• Títulos paralelos:
  • New direct alcohol and hydrogen fuel cells for naval and aeronautical applications "PILCONAER
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    En un contexto actual de demanda de fuentes de energía fiables, de bajo coste y con un bajo impacto ambiental, diversos países y empresas están centrados de forma cada vez más incisiva en el uso de pilas de combustible en campos tan diversos como el transporte y la generación de potencia estacionaria o en dispositivos portátiles.

    Últimamente las pilas de combustible comienzan a tener aplicación en sistemas navales y aeronáuticos gracias a su elevada eficiencia, bajo nivel de ruido y ventajas medioambientales. Estas aplicaciones podrían ir desde sistemas de propulsión a unidades auxiliares de potencia.

    Por otro lado, los principales problemas asociados con el uso de pilas de combustible en este ámbito son su elevado coste actual como consecuencia de los materiales empleados, como Nafion y Pt, la inexistencia de ensayos de durabilidad en estas condiciones particulares, problemas de seguridad relacionados con la inflamabilidad y las altas presiones del hidrógeno, así como su baja disponibilidad como combustible, o la toxicidad del metanol cuando es éste el que se utiliza como combustible, además de parámetros muy específicos como es el peso en el caso de aplicaciones aeronáuticas y el volumen en aplicaciones navales. En la actualidad se está trabajando en cada uno de estos aspectos, y en este punto la entrada del etanol como combustible directo se considera crucial. Además la utilización del etanol como combustible tiene la ventaja de su fácil transporte, sencillo repostaje y almacenamiento y, a diferencia del metanol, no es tóxico. El bioetanol es una fuente energética con un futuro prometedor, ya que se puede producir a partir de casi todas las materias primas que contengan azúcar o almidón.

    De esta forma, la materia prima no sólo existe en todas las partes del mundo sino que además es renovable, lo que conlleva el uso de fuentes locales de energía contribuyendo a la diversificación del suministro de energía, reduciendo la dependencia de las importaciones, aumentando la seguridad del suministro y generando nuevas oportunidades para el sector de la agricultura.

  • English

    In the current context of demand for reliable, low cost and low environmental impact energy sources, many countries and companies are mostly focused on fuel cells (FCs) in fields as transportation, stationary power generation and portable devices. Lately, FCs have begun to be applied in naval and aeronautical systems due to their high efficiency, low noise and environmental advantages. These applications could range from propulsion systems to auxiliary power units (APUs). The main problems associated with the use of FCs in these areas are the current high cost due to the materials used, i.e. Nafion and Pt, the lack of durability testing in these specific conditions, security issues to flammability, high H2 pressures and low availability as a fuel, or the toxicity of methanol used as a fuel, and specific parameters such as weight in aircraft applications and volume in marine applications. Scientific community is currently working on each of these issues and at this point, ethanol as direct fuel is considered crucial. The use of ethanol as fuel has the advantage of easy transportation, storage and refueling, and is nontoxic.

    Bioethanol is a promising energy source, produced from raw materials containing sugar or starch. These raw materials exist in all parts of the world and arerenewable, which involves the use of local energy sources contributing to the diversification of energy supply, reducing import dependence, increasing security of supply and generating new opportunities for agriculture.

    The main objective of this work is the development of low power stacks (stacks) fed with H2 (PEMFC), methanol (DMFC) and ethanol (DEFC) in the frame of a regional project entitled PILCONAER founded by Community Government of Madrid within the program Actividades de I+D Tecnologías 2013 ( S2013/MAE2975) based on the development of new catalysts and membranes. The proposed development of new FCs fed with alcohols, especially ethanol, is considered a technology of sustainable use, further commitment to the restoration of the natural environment and biodiversity conservation.