Distribución del agua líquida en la celda para unas condiciones de 80 A. Comparación de los resultados obtenidos en las simulaciones CFD (izquierda) y los resultados experimentales obtenidos mediante la Técnica de Radiografía de Neutrones (derecha).
INFORMACIÓN ADICIONAL
La generación de energía eléctrica a partir de fuentes renovables es un objetivo irrenunciable para cumplimentar la demanda de sistemas de generación de energía alternativos menos contaminantes. Sin embargo, el almacenamiento de la energía eléctrica es complicado. Además, por las características inherentes a esta generación (baja densidad energética), hay una tendencia a la generación descentralizada o distribuida de electricidad y a las ciudades inteligentes (Smart Cities), que hará más necesario el uso de tecnologías de respaldo, para asegurar el suministro. Entre las distintas alternativas disponibles en la actualidad para resolver esta problemática, el uso del hidrógeno como vector energético está siendo impulsado en las principales economías mundiales. Las pilas de combustible de hidrógeno son un elemento clave para el desarrollo de esta solución, pues son dispositivos que permiten generar electricidad a partir del hidrógeno con una alta eficiencia y de forma segura y limpia.
Pese a las enormes perspectivas que ofrecen las pilas de combustible PEM existen ciertas limitaciones técnicas, relacionadas principalmente con su durabilidad y coste, que impiden por el momento su comercialización en masa y su implantación como parte de un nuevo sistema energético sostenible. Estas limitaciones técnicas están asociadas, en parte, a la generación de agua en fase líquida, debido a su temperatura baja de funcionamiento. La gestión del agua líquida de una pila depende, entre otros factores, de un diseño correcto de los canales de distribución de gas y refrigeración de las placas bipolares. Para la realización de un diseño correcto, resulta necesaria la utilización de software de simulación por elementos finitos (CFD) y realizar la validación de los resultados obtenidos, mediante el empleo de la técnica experimental “neutron imaging” o radiografía de neutrones que permite ver la distribución del agua líquida dentro de la pila durante su funcionamiento, ver figura 1.
Objetivo técnico
El objetivo técnico de este proyecto ha sido optimizar la gestión del agua líquida en las pilas de combustible tipo PEM, para mejorar su rendimiento y la vida útil esperada. Para ello, se han planteado el desarrollo de soluciones en varios aspectos fundamentales, que se resumen a continuación:
● Desarrollo de modelos CFD mejorados que permitan optimizar el diseño de la placa bipolar.
● Empleo de Técnica de Radiografía de Neutrones para identificar la distribución de agua en la pila.
● Mejorar el diseño de la pila de combustible.
● Mejorar los algoritmos de control operativos de la pila.
