Investigadores de la Universidad de Maryland (EE.UU.) acaban de crear una célula de combustible que podría ser una alte ativa mucho más eficiente al generador de gasolina. Como todas las células de combustible, genera electricidad mediante una reacción química, en lugar de por la quema de combustible, y puede ser dos veces más eficiente en la generación de electricidad que un generador que utilice la combustión.
La célula de combustible de los investigadores es una versión mejorada de un tipo que de célula con un electrolito de cerámica sólida, y es conocida como célula de combustible de óxido sólido. A diferencia de las células de combustible de hidrógeno normalmente utilizadas en automóviles, las de óxido sólido pueden funcionar con una gran variedad de combustibles fácilmente disponibles, incluyendo el diesel, la gasolina y el gas natural. Han sido utilizadas para generar energía en edificios, pero han sido consideradas poco prácticas para su uso en coches debido a su gran tamaño y al hecho de que operan a muy altas temperaturas, por lo general a unos 900 ⁰C.
Mediante el desarrollo de nuevos materiales de electrolitos y cambios en el diseño de la célula, los investigadores han creado una célula de combustible mucho más compacta. Teniendo en cuenta su tamaño, puede producir 10 veces más energía que una convencional, y podría ser más pequeña que un motor de gasolina pero generar la misma potencia.
Los investigadores también han reducido la temperatura a la que funciona la célula en centenares de grados, lo que les permitirá utilizar materiales más baratos. "Es una gran diferencia en cuanto a coste", afirma Eric Wachsman, director del Centro de Investigación de Energía de la Universidad de Maryland (EE.UU.), así como director de la investigación. Afirma que los investigadores han identificado formas simples de mejorar la potencia y reducir la temperatura aún más, usando métodos que ya están mostrando resultados prometedores en el laboratorio. Estos avances podrían reducir los costes hasta el punto de que sean competitivos con los motores de gasolina. Wachsman indica estar en las primeras etapas de creación de una empresa para comercializar la tecnología.
Las células de combustible de Wachsman funcionan actualmente a 650 ⁰C, y su objetivo es llegar a los 350 ⁰C para su uso en automóviles. El aislamiento de las células de combustible no es difícil puesto que son pequeñas. Una célula de combustible lo suficientemente grande como para hacer funcionar un coche solo tendría que tener 10 centímetros en uno de sus laterales. Las altas temperaturas son un problema mayor porque hacen que sea necesario utilizar costosos materiales resistentes al calor en el dispositivo, y porque el calentamiento de la célula a temperaturas de funcionamiento lleva mucho tiempo. Al bajar las temperaturas, Wachsman puede utilizar materiales más baratos y disminuir la cantidad de tiempo que tarda la célula en empezar a funcionar.
Incluso con estos avances, la célula de combustible no comenzaría a funcionar al instante, y encenderla y apagarla con cada viaje de corta duración podría causar una gran cantidad de desgaste, reduciendo su vida útil. En su lugar, debería ser emparejada con un paquete de baterías, al igual que el motor de combustión en el Volt, asegura Wachsman. De ese modo, la célula de combustible podría funcionar de forma más constante, manteniendo la batería cargada sin proporcionar ráfagas de aceleración.
Los investigadores lograron su resultado en gran medida mediante la modificación del material de electrolito sólido en el núcleo de una célula de combustible de óxido sólido. En una célula de combustible convencional, el electrolito tiene que fabricarse con el suficiente grosor como para proporcionar soporte estructural. Sin embargo, el grosor de los electrolitos limita la generación de energía. A lo largo de los últimos años, los investigadores han estado desarrollando diseños que no requieren que el electrolito dé apoyo a la célula, por lo que puede crearse con menos grosor y lograr una alta potencia a bajas temperaturas. Los investigadores de la Universidad de Maryland ha dado un paso más allá mediante el desarrollo de nuevos electrolitos de varias capas que aumentan aún más la potencia de salida.
El trabajo es parte de una iniciativa de mayor alcance por parte del Departamento de Energía de EE.UU. durante la última década, cuyo objetivo es crear células de combustible prácticas de óxido sólido para su uso en el transporte. Los primeros frutos de esta iniciativa probablemente no sean las células de combustible en automóviles. Hasta el momento, Wachsman solo ha creado células de combustible relativamente pequeñas, y aún queda por desarrollar un trabajo de ingeniería importante. Las primeras aplicaciones de los combustibles de óxido sólido en vehículos podrían ser en camiones de largo recorrido con cabinas dormitorio.
Varios proveedores de equipamiento, tales como Delphi y Cummins, están desarrollando células de combustible capaces de hacer funcionar el aire acondicionado, los televisores y microondas en el interior de las cabinas, lo que podría reducir el consumo de combustible en un 85 por ciento en comparación con el ralentí del motor del camión. El sistema de Delphi también utiliza un diseño que permite un electrolito más delgado, pero que funciona a temperaturas más altas que las células de combustible de Wachsman. La célula de combustible podría encenderse un lunes, dejarla en funcionamiento a tasas bajas durante toda la semana, y aún así proporcionar una reducción del 85 por ciento. Delphi ha construido un prototipo y tiene planes para demostrar su sistema en un camión el año que viene.