Innovando hacia pilas de combustibles PEM más sostenibles: Proyecto GIRAFFE explora alternativas libres de PFAS

Innovando hacia pilas de combustibles PEM más sostenibles: Proyecto GIRAFFE explora alternativas libres de PFAS

Fecha publicada: 27 Junio, 2024

Actualmente, las pilas de combustible PEM de baja temperatura, como las utilizadas en movilidad, requieren membranas que suelen contener PFSA (ácidos sulfónicos perfluorados). El proyecto “GIRAFFE” (Generic Investigation Regarding Alternative Fluorine-Free Electrolytes for Fuel Cells) examinará materiales sin y con bajo contenido de PFAS  disponibles en el mercado, centrándose en los polímeros de hidrocarburos. Estos materiales son inocuos para el medio ambiente y podrían ofrecer ventajas en cuanto a coste y méritos funcionales. El objetivo es evaluar el nivel de preparación tecnológica de estos materiales.

El elemento central de las tecnologías de pilas de combustible es la membrana recubierta de catalizador (CCM): una membrana electrolítica polimérica (PEM) con capas de catalizador en ambas caras. El material polimérico y el ionómero de las capas contienen normalmente PFSA (ácidos sulfónicos perfluorados)

Por razones de sostenibilidad, y tras los debates de la Unión Europea sobre la prohibición de los materiales PFAS, es crucial identificar y desarrollar materiales alternativos para las pilas de combustible. Para iniciar este proceso, Fraunhofer ISE, en colaboración con Hahn-Schickard, la Universidad de Ciencias Aplicadas de Kempten e Ionysis, probará y evaluará la idoneidad de materiales alternativos disponibles en todo el mundo para su uso en pilas de combustible móviles. Esto validará el estado actual de la técnica e identificará materiales prometedores para futuras investigaciones y desarrollos.

Objetivos del proyecto:

  1. Investigación y aprovisionamiento de ionómeros de hidrocarburos y membranas disponibles para pilas de combustible.
  2. Desarrollo de métodos de fabricación a escala de laboratorio de CCM y conjuntos de electrodos de membrana (MEA).
  3. Caracterización de CCM y MEA basados en hidrocarburos en pilas de combustible, que se compararán con materiales de referencia basados en PFSA.
  4. Análisis ex situ de las microestructuras para conocer mejor los materiales e identificar las posibilidades de mejora de los materiales y los procesos de producción.
  5. Desarrollo de modelos para predecir el comportamiento y el envejecimiento, con el fin de ayudar a optimizar las estrategias de funcionamiento y las propiedades de los componentes.

En el proyecto GIRAFFE, Fraunhofer ISE se centra en implementar las tecnologías de producción relevantes para materiales y componentes alternativos libres de flúor a escala de laboratorio. Extensos análisis (in-situ y ex-situ) dilucidan la interacción entre la composición de los componentes, las estructuras de los materiales y el comportamiento operativo. Otro paquete de trabajo se centra en el proceso de escalado desde el laboratorio a los procesos industriales roll to roll (R2R). Los MEA (electrodos de membrana) se ensayan en pilas cortas para validar el proceso de ampliación, lo que contribuye a mejorar la preparación tecnológica de los materiales. La modelación permite conocer la relación entre las propiedades de los componentes y su comportamiento operativo, lo que posibilita la mejora futura de materiales y procesos prometedores y fomenta los esfuerzos de investigación y desarrollo.

El proyecto GIRAFFE está financiado por el Ministerio Federal de Asuntos Digitales y Transporte (BMDV)  como parte de la directriz “Programa Nacional de Innovación en Tecnologías de Hidrógeno y Pilas de Combustible”. La financiación de esta medida también se proporciona como parte del Plan Alemán de Recuperación y Resiliencia (DARP) a través de las Facilidades Europeas de Recuperación y Resiliencia (ARF) en el programa NextGenerationEU. La directriz de financiación está coordinada por NOW GmbH y ejecutada por Project Management Jülich (PtJ).

Fuente: Fraunhofer ISE

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