Científicos de la Escuela de Postgrado de Ingeniería de Sistemas e Información de la Universidad de Tsukuba han presentado una nueva técnica para detectar cuándo una pila de combustible de hidrógeno experimenta una reducción de su eficiencia debido a períodos de exceso o falta de agua. Mediante el uso de sensores que miden la densidad del flujo magnético, se puede controlar de forma no invasiva la cantidad de corriente generada, lo que puede señalar un problema. Este trabajo puede dar lugar a una tecnología que mejore la fiabilidad de las pilas de combustible y, al mismo tiempo, reduzca considerablemente la huella de carbono de los automóviles.
Mientras continúa la búsqueda de tecnologías de transporte respetuosas con el medio ambiente que sustituyan al motor de combustión interna, los coches impulsados por pilas de combustible de hidrógeno tienen cada vez mejor aspecto. Además de producir cero emisiones de carbono, estos dispositivos de generación de energía eléctrica son muy eficientes y funcionan a temperaturas más bajas que otros métodos. Uno de los principales tipos se llama pila de combustible de membrana de intercambio de protones (PEMFC). En ella, una membrana permeable a los núcleos de hidrógeno (que son protones simples) separa los compartimentos de oxígeno e hidrógeno. Cuando los protones atraviesan la membrana para combinarse con los átomos de oxígeno, los electrones fluyen a través de un cable para completar una molécula de agua, que es el único producto además de la electricidad. Sin embargo, una PEMFC es susceptible de fallar debido a que se seca o a que el exceso de agua inunda el sistema. Para garantizar el máximo rendimiento, se necesitan nuevos detectores que detecten rápidamente cuándo ocurre esto, especialmente en pilas de pilas de combustible en las que puede ser difícil localizar dónde se produce el problema.
Ahora, un equipo de investigadores de la Universidad de Tsukuba ha desarrollado un nuevo sistema basado en el flujo magnético producido por las corrientes eléctricas dentro de la pila de combustible. Cuando el sistema funciona correctamente, las corrientes eléctricas producidas generan un patrón característico de campos magnéticos que puede ser detectado por sensores. Esto permite registrar inmediatamente los estados de fallo debido a los cambios en el flujo magnético. “Las condiciones del agua hacen que el rendimiento de las pilas de combustible sea imprevisible y poco fiable, incluso en condiciones de funcionamiento nominalmente idénticas”, afirma el autor, el profesor Yutaro Akimoto.
El equipo probó su sistema con una pila PEMFC de 50 vatios refrigerada por aire y compuesta por cinco pilas de combustible. La densidad del flujo magnético se midió con sensores colocados en el interior de los orificios de refrigeración. Si se detectaba un fallo, se podía aplicar la medida de control adecuada. “Nuestra investigación abre la posibilidad de integrar sistemas de control automatizados en las futuras pilas de combustible”, afirma el profesor Akimoto. Esto puede allanar el camino hacia vehículos de emisiones cero más eficientes y prácticos”.
El trabajo se publica en Fuel Cells como “Experimental investigation of stable PEMFC control using magnetic sensor probes”.
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Jessica Ávila
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