Las pilas a combustible podrían permitir el funcionamiento

HIDRATACION Y CONDUCTIVIDAD DE LA MEMBRANA DE NAFION® 117 UTILIZADA EN
PILAS DE COMBUSTIBLE
Las pilas de combustible podrían permitir el funcionamiento autónomo de
unidades
habitacionales para satisfacer las necesidades mínimas de una de una familia o población
mediante el empleo de gas hidrógeno generado y almacenado en la misma unidad o
eventualmente transportado desde lugares de producción económicamente viables. Las
proyecciones de la tecnología a desarrollar que puedan impactar positivamente sobre la calidad
de vida de habitantes aislados energéticamente y la ampliación de la capacidad operativa de
las unidades alejadas y/o aisladas.
El tema responde al desarrollo de cuestiones estratégicas en el campo tecnológico,
específicamente en temas relacionados con el manejo de energías alternativas fácilmente
transformables y ambientalmente aceptables. De una manera sencilla y económicamente
accesible esto puede permitir dotar de energía a pobladores aislados que se encuentran
imposibilitados de acceder a la red interconectada (situación que pudo haber sido originada por
una catástrofe natural o simplemente por necesidades particulares en puntos aislados).
Asimismo, esta tecnología se podría ofrecer a otros sectores que puedan aprovechar la energía
en los procesos de producción, educación, atención de la salud y otros servicios,
especialmente en las regiones cuya baja densidad poblacional y alejamiento geográfico no
justifica mayores inversiones para asegurar el suministro energético.
Las tendencias actuales a nivel mundial muestran la proximidad temporal de la sustitución de
los combustibles fósiles y otras formas de energía de fuerte impacto ambiental, por las
denominadas “energías renovables”. Estos tipos de energía tienen en común:


Que son recursos inagotables
La escasa o despreciable acción negativa sobre el ambiente.
Entre estas formas de energía, las que han despertado más interés a nivel mundial son el
biogas, la energía geotérmica, la energía solar y la energía eólica. Por las características
geográficas de la República Argentina, las energías eólica y solar constituyen recursos de
enorme valor económico y estratégico capaces de autoabastecer los países con una pequeña
fracción de su capacidad total, constituyendo al resto en una fuente de energía exportable.
El inconveniente limitante en el manejo de estas formas de energía es su variabilidad en la
producción, que sumada a la de la demanda, hace inevitable la necesidad de su
almacenamiento.
La forma más eficiente de acumular y transportar energía obtenida a partir de fuentes no
convencionales o alternativas es mediante la producción de hidrógeno. Este gas, que se
obtiene fácilmente a partir del agua, se puede almacenar adecuadamente (por ejemplo
mediante compresión) y ser transportado para luego ser utilizado y “recuperar” la energía
almacenada mediante su reacción con oxígeno para formar nuevamente agua.
La energía puede “liberarse” mediante una reacción de combustión directa convencional
obteniéndose calor o, más eficientemente, a través de una pila de combustible que es un
dispositivo electroquímico que mediante la oxidación del hidrógeno en el ánodo y la reducción
del oxígeno en el cátodo, produce una diferencia de potencial que puede dar lugar a la
circulación de corriente eléctrica aprovechable.
En base a las investigaciones que se vienen llevando a cabo para aumentar la potencia de la
pila de combustible, la membrana de Nafión R, el electrolito del conjunto membrana-electrodo
(EMA), tiene un papel fundamental permitiendo el intercambio iónico producido por la
electrólisis del agua.
En la preparación de EMA la membrana típicamente NafiónR 117, una membrana de tipo
politetrafluoretilensulfónico, sufre diferentes tratamientos en medio ácido, acuoso y térmico que
inciden dramáticamente en sus propiedades fisicoquímicas. Por esta razón, las membranas se
someten a un tratamiento de condicionado para partir de estados normales iniciales que
aseguren la máxima conductividad eléctrica del polielectrolito.
Siguiendo con la línea de trabajo habitual se tratarán membranas poliméricas en diferentes
medios ácidos y alcalinos y alcohólicos en forma secuencial y con diferentes tratamientos
térmicos de tal forma de producir áreas con determinadas características fisicoquímicas. Se
establecerá una metodología mejorada para la hidratación de las membranas polielectrolíticas
de tipo NafiónR. Cada tratamiento será seguido por la medición de la conductividad medida en
corriente continua de tal forma de establecer una normativa única para asegurar la uniformidad
de las propiedades eléctricas del conjunto y la minimización de la polarización óhmica de los
EMA resultantes.
Para avanzar en el proyecto y poder evaluar con mayor profundidad los fenómenos que
producen los distintos tratamientos con respecto a la estructura y la hidratación de la
membrana, se desarrolló una celda que permite medir la conductividad de la membrana en las
mismas condiciones que en una pila de combustible.