Científicos del Instituto Fraunhofer de Sistemas de Energía Solar ISE están optimizando la producción a gran escala de pilas de combustible de membrana de intercambio protónico (PEM). El trabajo es parte de la red de proyectos “TiKaBe” donde se están desarrollando tintas catalizadoras innovadoras que pueden utilizarse en distintos procesos industriales de recubrimiento. El proyecto de investigación “BI-FIT” se centra en el acortamiento y la simplificación del denominado “break-in”, el acondicionamiento inicial de las pilas de combustible.

Los científicos del Fraunhofer ISE ofrecerán información actualizada sobre esta investigación en el programa de conferencias de hy-fcell, que se celebrará del 13 al 14 de septiembre de 2023 en Stuttgart. En el stand 4D55, el Instituto mostrará conjuntos de electrodos de membrana (MEA) para aplicaciones pesadas e ilustrará la caracterización de componentes de celdas y pruebas de vida útil.

En breve se espera una gran demanda de pilas de combustible para propulsión eléctrica, especialmente en el transporte pesado mundial. Por lo tanto, la expansión comercial de la tecnología de pilas de combustible PEM requiere conceptos innovadores para la producción industrial de conjuntos de electrodos de membrana (MEA), que permitan producir grandes cantidades con eficiencia de recursos y costes. Junto con otros socios del proyecto, Fraunhofer ISE está creando la base tecnológica para ello para la industria de automoción y proveedores fcell.

Nuevas tintas catalizadoras para diversos procesos de recubrimiento

El Fraunhofer ISE está desarrollando novedosas tintas catalizadoras para distintos procesos industriales de recubrimiento y con tiempos de secado reducidos en el proyecto “Desarrollo de tintas para el recubrimiento de catalizadores de pilas de combustible” (TiKaBe). “Para ello, estamos desarrollando unidades de electrodos de membrana de larga duración con bajo contenido en metales preciosos”, explicó Ulf Groos, jefe del departamento de Pilas de Combustible de la división de Tecnologías del Hidrógeno. “Estamos estudiando el llamado recubrimiento de matriz ranurada, que está predestinado a los procesos industriales por su capacidad de recubrimiento muy homogéneo y continuo. En el futuro, los procesos de impresión como el chorro de tinta, el grabado y la serigrafía también serán interesantes porque permiten crear capas estructuradas y minimizar así los residuos y las pérdidas de material al imprimir una zona definida del catalizador”, prosiguió Groos.

Puesta en servicio optimizada de las pilas de combustible en el proyecto

“Break-In for Fuel Cells Initialising and Testing” (BI-FIT), los científicos del Fraunhofer ISE desarrollan una comprensión fundamental de los mecanismos cruciales que intervienen en el acondicionamiento inicial de las pilas de combustible. Break-in o acondicionamiento inicial es el término utilizado para el proceso en el que una pila de combustible recién producida se hace funcionar con electricidad por primera vez con el fin de construir su potencia nominal y un voltaje homogéneo de una sola célula. Debido a la larga duración del proceso, el rodaje sigue representando actualmente un cuello de botella significativo y un importante bloqueo de costes en el flujo de fabricación de pilas de combustible. Los métodos actuales de rodaje requieren entre dos y ocho horas para activar completamente una pila de combustible. En la producción en serie de pilas de combustible, esto supone alrededor del 5% de los costes totales de fabricación.

El objetivo del proyecto de investigación es acortar y simplificar el proceso de rodaje mediante conceptos innovadores hasta un máximo de 60 minutos o hasta el 1% de los costes totales de producción. Para lograrlo, hay que considerar y coordinar de forma óptima las interrelaciones entre la producción del componente crucial, la unidad de electrodos de membrana, el diseño de la pila y las condiciones de funcionamiento durante el rodaje.

Los proyectos “BI-FIT” (Break-In for Fuel Cells Initialising and Testing) y “TiKaBe” (Ink Development for Fuel Cell Catalyst Coating) están financiados por el Ministerio Federal Alemán de Asuntos Digitales y Transporte en el marco del Programa Nacional de Innovación Tecnológica en Hidrógeno y Pilas de Combustible con un total de alrededor 1.015.210,00 euros y 1.344.738,00 euros respectivamente. La línea de financiación está coordinada por NOW GmbH y ejecutada por Project Management Jülich (PtJ).

Fuente: Fraunhofer ISE