Desarrollo de soportes metálicos y estudio de la evolución microestructural del ánodo para pilas de combustible de electrolito sólido (sofc)

Résumé

El objetivo principal de este trabajo de investigación consiste en el desarrollo de soportes metálicos y en la optimización del componente anódico para pilas de combustible de electrolito sólido. Se pretende, por razones económicas y tecnológicas que dichos dispositivos puedan operar con diversos gases. La operación de estos dispositivos requiere de la utilización de hidrógeno gaseoso para inducir la reacción anódica que da base a su operación como pila. No obstante el hidrógeno utilizado en estado puro, aunque factible, es poco atractivo económica y tecnológicamente. Como alternativa la utilización de gases tales como gas natural o incluso propano hace esta tecnología más accesible. De esta manera estas pilas pueden proveer una solución energética de larga vida a un precio competitivo. Teniendo en cuenta la previa experiencia del grupo de Consolidación de Polvos Cerámicos y Metálicos del CEIT en la aplicación y desarrollo de aleaciones, se pensó en estudiar un polvo comercial ferrítico y desarrollar una aleación para conformar soportes tubulares para pilas de combustible de electrolito sólido. Para el desarrollo de estos soportes se realizaron estudios de conformado, presinterización, contracción y microestructura. Por otra parte, se realizaron ensayos térmicos con el fin de comprender el comportamiento del componente anódico durante la consolidación de la celda, especialmente durante el tratamiento de co-sinterización del soporte con las capas activas. En este aspecto se ha tratado de estudiar una composición química específica, el desarrollo microestructural variando diferentes factores como temperatura, tiempo y atmósferas y el estudio de posibles fenómenos tales como la reducción del NiO y la disolución de éste durante el procesado de la celda. Asimismo, se ha realizado un estudio de las intercaras entre las capas cerámicas y su interacción con el soporte metálico ya que estas interacciones pueden afectar al rendimiento electroquímico de las celdas. Finalmente, este trabajo ha concluido con el estudio microestructural global de la celda, estudios de contracción de los diversos constituyentes de la celda y realización de medidas electroquímicas comparando las celdas con soporte desarrollado utilizando polvo comercial y aquéllas cuyo soporte está consolidado en base a aleaciones realizadas en CEIT.