Una nueva célula de combustible promete estabilizar la red eléctrica con producción y almacenamiento de energía en ambientes extremos

Para construir una red eléctrica moderna capaz de manejar fuentes de energía variables como la solar y la eólica, ingenieros de la West Virginia University (WVU) han diseñado y probado con éxito una célula de combustible revolucionaria que puede alternar entre almacenar y generar electricidad, al tiempo que produce hidrógeno a partir de agua.

Esta nueva célula, llamada “PCEC” por sus siglas en inglés (célula electroquímica cerámica protónica), abre la puerta a un sistema más flexible para usar energías renovables.

El prototipo de los investigadores logró funcionar de forma continua durante más de 5.000 horas a temperaturas de 600 grados Celsius y en ambientes con 40% de humedad, algo que nunca se había conseguido antes. El récord anterior era de solo 1.833 horas, y con un rendimiento que se deterioraba con el tiempo.

“Este avance puede ser clave para equilibrar la red eléctrica, que cada vez recibe energía en momentos impredecibles de muchas fuentes diferentes: plantas de energía convencionales como las eólicas o fotovoltaicas, hidroeléctricas, autoconsumo fotovoltaico e incluso energía del mar”, explicó Xingbo Liu, profesor en la WVU y uno de los responsables del proyecto.

Andamio recubierto

Uno de los grandes problemas de las PCEC anteriores era que el vapor dañaba sus componentes, haciendo que fallaran con el tiempo. Además, las distintas partes de estas células se expandían de forma desigual con el calor, debilitando las uniones internas. Para solucionarlo, el equipo de WVU diseñó un “andamio recubierto” que mantiene unidas las capas internas y las protege con un material que absorbe agua y resiste el calor, permitiendo el paso de protones, calor y electricidad sin dañarse.

Gracias a este diseño, la nueva célula pudo cambiar repetidamente entre sus dos modos (almacenamiento y producción de energía) durante ciclos largos de 12 horas sin perder estabilidad. Esto es esencial para que la red eléctrica funcione bien cuando se combina con energías renovables, que no siempre están disponibles.

Uso de vapor de agua

La investigación fue dirigida por Hanchen Tian y Wei Li, junto a un equipo de otros científicos de la universidad. Entre sus innovaciones, incorporaron iones de bario para retener agua y facilitar el movimiento de protones dentro de la célula, y iones de níquel para fabricar células más grandes y resistentes.

Una gran ventaja de este desarrollo es que, como la célula usa vapor de agua, puede funcionar con agua salada o de baja calidad, sin necesidad de agua purificada. Esto la hace más práctica y económica para un uso a gran escala.

“Con esta tecnología mostramos que es posible construir células de combustible fuertes y estables, capaces de soportar condiciones extremas y listas para ser usadas a nivel industrial”, concluyó Tian.

Este avance podría ser un paso importante para lograr una red eléctrica más flexible, capaz de aprovechar al máximo las energías limpias y renovables.