Las pilas de combustible son muy sensibles a las impurezas, que pueden tener varios efectos negativos. Incluso niveles ínfimos de contaminantes como la humedad (H₂O), el oxígeno (O₂), el nitrógeno (N₂) o el monóxido de carbono (CO) pueden mermar la eficiencia de la conversión y reducir la potencia.
Con el tiempo, estos contaminantes también pueden dañar los componentes de la pila de combustible, en particular el catalizador, lo que puede dar lugar a costosas reparaciones o sustituciones.
Mantener la pureza es especialmente crucial en las pilas de combustible que cumplen la norma ISO 14687, que especifica límites estrictos en la concentración de impurezas como H₂O, O₂ y N₂.
La naturaleza y el nivel exactos de impurezas pueden variar en función de la fuente de hidrógeno, ya sea de Reformado de metano por vapor (SMR), pirólisis o electrólisis.
Cada método de producción de hidrógeno puede introducir diferentes contaminantes que es necesario vigilar y controlar antes de que el hidrógeno entre en la pila de combustible.
Medidas clave de pureza en hidrógeno para pilas de combustible
Varias mediciones clave de la pureza son fundamentales para garantizar que el hidrógeno utilizado en las pilas de combustible cumpla las normas necesarias para un alto rendimiento:
1. Humedad (vapor de agua) en hidrógeno:
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El exceso de humedad puede interferir en las reacciones electroquímicas que tienen lugar en el interior de la pila de combustible, lo que reduce su eficacia y puede dañar sus componentes. Controlar los niveles de humedad es fundamental para garantizar que el flujo de hidrógeno esté lo suficientemente seco como para mantener un rendimiento óptimo de la pila de combustible.
2. Oxígeno en hidrógeno:
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La contaminación por oxígeno puede reducir la potencia y el rendimiento de la pila de combustible. Incluso pequeñas cantidades de oxígeno pueden causar una degradación significativa del rendimiento de la pila de combustible con el paso del tiempo. La supervisión continua de los niveles de oxígeno garantiza que el hidrógeno permanezca libre de este contaminante nocivo.
3. Monóxido de carbono (CO):
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El monóxido de carbono es uno de los contaminantes más nocivos para las pilas de combustible, en particular las pilas de combustible PEM. El CO puede adsorberse en el catalizador de platino, reduciendo su capacidad para facilitar la reacción hidrógeno-oxígeno. Incluso pequeñas cantidades de CO pueden reducir drásticamente el rendimiento y la vida útil de una pila de combustible. Controlar los niveles de CO es esencial para evitar el envenenamiento del catalizador.
4. Niveles de pureza del hidrógeno:
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La pureza general del hidrógeno debe cumplir normas estrictas, como las definidas en la ISO 14687, que establece directrices para los niveles de contaminantes aceptables en el hidrógeno utilizado para pilas de combustible. El control continuo de la pureza del hidrógeno garantiza que este cumpla estas normas, evitando pérdidas de rendimiento y maximizando la eficiencia de las pilas de combustible.
Consideraciones de seguridad adicionales: Instalación e integridad del envase
Aparte de las cuestiones de pureza, las medidas específicas de seguridad de la instalación y de integridad del sistema son cruciales para el almacenamiento y la distribución de hidrógeno en los sistemas de pilas de combustible. Los sistemas de detección de fugas son necesarios para identificar cualquier fuga en el suministro de hidrógeno, que puede presentar graves riesgos para la seguridad. Además, la inertización -el proceso de añadir un gas inerte para reducir el riesgo de combustión- puede utilizarse para proteger el sistema de igniciones no intencionadas.
¿Qué tipos de analizadores se utilizan para determinar la pureza del hidrógeno en las pilas de combustible?
Para mantener la pureza del hidrógeno en los niveles necesarios para el funcionamiento de las pilas de combustible, se emplean diversos analizadores avanzados que detectan y eliminan los contaminantes antes de que el hidrógeno entre en la pila.
