Unas pruebas nuevas ponen al descubierto las causas de la degradación de las celdas de combustible

Un unidad SOFC de generación de energía debe tener una vida útil de al menos diez años, que corresponde a entre cuarenta mil y cien mil horas de funcionamiento. La pérdida sostenida y gradual de rendimiento se debe reducir determinando el comportamiento a largo plazo de las pilas, a fin de mantener los niveles de potencia dentro de límites aceptables durante el funcionamiento de las SOFC.

En el ámbito del proyecto SOFC-LIFE (Solid oxide fuel cells – Integrating degradation effects into lifetime prediction models), un equipo de científicos ha identificado un posible contribuyente principal a la degradación de las SOFC. Los trabajos experimentales han demostrado que el área de contacto en la interfaz del cátodo de la celda con la interconexión metálica constituye un factor clave que afecta a la densidad de potencia de salida de las SOFC.

Para llegar a dicha conclusión el equipo ha deconstruido la pila SOFC en elementos e interfaces aisladas sometidas a las condiciones típicas de funcionamiento de los sistemas SOFC. Estos componentes se han evaluado a intervalos periódicos para establecer sobre una base temporal la fenomenología tanto del lado del ánodo como del lado del cátodo.

Los científicos se han centrado en cuatro mecanismos clave que pueden aumentar la resistencia eléctrica de una pila SOFC. Esos mecanismos son: cambios morfológicos en la microestructura anódica con el transcurso del tiempo, corrosión del acero niquelado en varias piezas metálicas estructurales, estabilidad de los electrocatalizadores catódicos y procesos presentes en la interfaz del cátodo con la interconexión metálica.

Se ha hallado que solamente el último tiene un efecto notable sobre la potencia de salida de las SOFC. En concreto, el equipo científico ha constatado que la resistencia de contacto entre cátodo e interconexión aumenta sustancialmente con el tiempo.

Aparte de las pruebas experimentales, los científicos han desarrollado modelos de alto nivel que permiten predecir fenómenos simples de degradación y sus efectos combinados sobre las SOFC y las unidades de repetición individuales, con miras a aumentar la longevidad de las SOFC.

Hasta este momento, la investigación ha tenido escaso éxito en relacionar los fenómenos de degradación en elementos e interfaces aisladas con unidades a mayor escala como las SOFC o las unidades de repetición individuales. Sin embargo, el equipo investigador del proyecto SOFC-LIFE ha contribuido de manera muy importante al respecto a través de su destacable labor experimental y teórica.