Molten Carbonate Fuel Cell pila de combustible de carbonato

MCMFC:
Molten Carbonate Fuel Cell pila de combustible de carbonato fundido.
La primera pila de este tipo fue desarrollada en la década de los 50 por Broers y
Ketelaar.
Construcción de una MCFC
El electrolito es una sal carbonatada fundida de K2CO3/Li2CO3, al ser un electrolito
líquido se ha de mantener en una matriz cerámica de LiaOLO2. La temperatura de
funcionamiento está entre los 650 y 700°C, al funcionar a estas temperaturas los
catalizadores son más baratos que los de las celdas de baja temperatura, los reactivos
son H2 y O2 y aun que se produce CO2, las prestaciones de la pila lo compensan,
prestaciones tales como la posibilidad de funcionar con el reformado de biocombustibles, mejorando el rendimiento del cátodo, resultado del enriquecimiento en
CO2.
Como inconveniente, el electrolito es muy corrosivo, con una baja tolerancia al azufre
procedente del reformado de gas natural, ha de contenerse con acero inoxidable y
demás la alta temperatura provoca problemas en los materiales acortando la vida de
los mismos.
Otro problema surge al trabajar a temperaturas tan altas no existen materiales que
impermeabilicen la estructura porosa contra los carbonatos, por lo se ha de utilizar
una técnica diferente a las de las pilas PEMFC o las AFC. Esto se logra ajustando la
estructura de los poros de la matriz y de los electrodos, con lo que las fuerzas capilares
establecen un equilibrio dinámico en las diferentes estructuras porosas.
El transportador de carga es el ión CO3 -2. Puede utilizar como combustible gas natural
o hidrógeno producido en el reformado de carbón ya que no necesita hidrógeno puro.
Como catalizador suele utilizar una estructura porosa de níquel de aproximadamente
0,5mm siendo el tamaño de los poros de unas 5 micras con un nivel de porosidad del
60 al 70%, en el ánodo mientras que en el cátodo se utiliza el óxido de níquel, aunque
tiende a ser sustituido por aleaciones de Ni-Al o Ni-Cr al ser más resistentes a la
corrosión. Como material catódico se utiliza el NiO, normalmente de 0,3mm de
espesor y del 70 al 80% de porosidad con un tamaño del poro de 10 micras. Con el
tiempo el Ni se disuelve formando filamentos entre los electrodos cortocircuitándolos,
la solución a éste problema es añadir pequeñas cantidades de MgO.
Este tipo de pilas son utilizadas en plantas de generación de energía y rondando la
eficacia entre el 60 y el 90% (si se aprovecha el calor residual).
La reacción electroquímica es la siguiente:
Esquema básico de una MCFC
Atención a la reacción en el cátodo, ya que ésta necesita O2 y CO2, por lo que se ha de
recoger parte del CO2 generado en el proceso de reformado para introducirlo de
nuevo en la pila y lo transporte al cátodo.
Existen pilas de variados tamaños y potencias como se muestra a continuación:
Ejemplos de diversas pilas MCFC