Evaluación de Características en Estado Estacionario y Pruebas de Rendimiento Dinámico para una Unidad de Potencia...

Área de la Ciencia:

• Ciencia y Tecnología de la Energía
• Electroquímica
• Sistemas de Energía Sostenible

Sus antecedentes:

• Las celdas de combustible de óxido sólido (SOFC) son cruciales para la energía limpia, promoviendo el desarrollo de energía baja en carbono.
• Las aplicaciones móviles de SOFC se benefician de combustibles líquidos versátiles como el metanol.
• El rendimiento del sistema depende de estrategias de reformado efectivas y parámetros operativos.

Objetivo del estudio:

• Proponer y evaluar un novedoso sistema de unidad de potencia auxiliar (APU) de SOFC con reformado a bordo de metanol.
• Comparar el rendimiento termodinámico del reformado de metanol en vapor frente al reformado autotérmico (ATR) para APU de SOFC.
• Optimizar el sistema APU de SOFC para la eficiencia y el consumo de combustible en vehículos eléctricos híbridos.

Principales métodos:

• Análisis termodinámico de una pila de SOFC soportada por metal a 550 °C y 0,3 A/cm².
• Evaluación de los procesos de reformado de metanol en vapor y reformado autotérmico (ATR).
• Simulación de un sistema híbrido en serie dinámico que integra la APU de SOFC con una batería.

Principales resultados:

• El ATR de metanol demostró un mejor rendimiento de arranque y un menor consumo de calor que el reformado en vapor.
• La eficiencia eléctrica máxima alcanzó el 47,5% con ATR de metanol.
• La APU de SOFC optimizada logró una eficiencia eléctrica del 52,1% con un flujo de metanol de 0,46 g/s y una recirculación de gas del ánodo del 70%.

Conclusiones:

• El ATR de metanol es más adecuado para sistemas de APU de SOFC debido a su eficiencia y características de arranque.
• El sistema optimizado de APU de SOFC equilibra la eficiencia y el consumo de metanol.
• El sistema híbrido SOFC-batería mejora la autonomía del vehículo eléctrico, reduce la tensión de la batería y muestra un potencial futuro significativo.