La alúmina en la energía del hidrógeno y las pilas de combustible

Introducción

La alúmina es una forma de óxido de aluminio. Tiene una gran estabilidad térmica y una magnífica resistencia química. En los sistemas de energía de hidrógeno y las pilas de combustible, la alúmina mantiene el funcionamiento fiable de los sistemas. La alúmina es ligera y resistente. Funciona bien a altas temperaturas o si se expone a productos químicos fuertes. En este artículo se analizan las cerámicas de alúmina en los sistemas de energía de hidrógeno y los nuevos materiales de alúmina en las pilas de combustible de óxido sólido.

La cerámica de alúmina en los sistemas de energía del hidrógeno: Resistencia térmica y química

Las cerámicas de alúmina están muy presentes en los sistemas de energía del hidrógeno. Las cerámicas de alúmina presentan una excelente resistencia a temperaturas muy elevadas. Los sistemas de hidrógeno suelen superar los 800°C. La alúmina resiste más de 2000°C en condiciones controladas. Los ingenieros utilizan piezas cerámicas de alúmina para proteger otros materiales del calor.

Lossistemas de energía del hidrógeno suelen incluir reformadores o reactores de alta temperatura. En estos entornos, la alúmina protege los equipos sensibles. Por ejemplo, un reformador de hidrógeno puede estar expuesto a picos bruscos de temperatura. Las piezas de alúmina no se agrietan en ese tipo de condiciones. También son inmunes al ataque químico del gas hidrógeno o del vapor. La alúmina es inerte cuando se mezclan tintas de oxígeno, agua e hidrógeno en condiciones de alta energía.

Las cerámicas de alúmina tienen una baja expansión térmica. Es decir, no se encogen ni aumentan mucho de tamaño con los cambios de temperatura. Es útil cuando diferentes piezas deben encajar estrechamente. En muchos sistemas industriales, las piezas de alúmina han salvado las líneas de hidrógeno de daños térmicos. Recuerdo un sistema que sufría fugas hasta que le instalaron juntas de alúmina. El sistema funcionó sin problemas durante miles de horas.

La resistencia química de la alúmina es otra ventaja significativa. La mayoría de los materiales se degradan cuando reaccionan con el hidrógeno y el agua. La alúmina es uno de los mejores en este sentido. Esto ahorra mantenimiento y sustituciones frecuentes. También significa que los componentes cerámicos de alúmina tienen una larga vida útil en condiciones exigentes. La mayoría de las empresas eligen la alúmina por su durabilidad y fiabilidad cuando se trata de aplicaciones de energía del hidrógeno.

Materiales avanzados de alúmina para pilas de combustible de óxido sólido

Laspilas de combustible de óxido sólido funcionan a altas temperaturas. Suelen funcionar entre 800°C y 1000°C. La alta temperatura es tal que se necesita un material que pueda soportarla. Los materiales avanzados de alúmina proporcionan la resistencia y el soporte necesarios. Se utilizan en varias partes de una pila de combustible, como las estructuras de soporte y las interconexiones.

Los productores suelen utilizar métodos de procesamiento avanzados para refinar la alúmina. Este procesamiento la compacta y la hace menos porosa. Por ejemplo, una capa de alúmina densificada puede impedir que el oxígeno se difunda con demasiada rapidez. En una pila de combustible, esto mantiene el flujo de gas adecuado. También mejora la eficacia de la pila. Las piezas de alúmina de alta calidad se encuentran en la estructura de la célula y en los sellantes. A los ingenieros les gustan estas piezas porque resisten el desgaste.

En un caso, una pila de combustible consiguió funcionar durante más de 40.000 horas de funcionamiento. Los componentes de alúmina consiguieron mantener la integridad de la estructura. Soportaron los ciclos diarios de temperaturas y la exposición a productos químicos. En estos casos, el coste de producción se compensa con el ciclo de vida más largo, que mejora el rendimiento del sistema en su conjunto.

Los mejores materiales de alúmina también aumentan la resistencia al choque térmico de las pilas de combustible. El choque térmico es la tensión mecánica provocada por los cambios bruscos de temperatura. Esta propiedad es esencial para la producción de energía de hidrógeno a largo plazo. La alúmina minimiza el agrietamiento y los fallos repentinos. Su estabilidad térmica inherente permite que las pilas de combustible funcionen con eficacia y fiabilidad.

Conclusión

La alúmina es un material muy valioso para las pilas de combustible y la energía del hidrógeno. Su capacidad para resistir altas temperaturas y ataques químicos la hace idónea para estos sistemas. La cerámica de alúmina destaca muy bien en los sistemas de energía de hidrógeno. Además, la alúmina mejorada hace que las pilas de combustible de óxido sólido sean más eficientes y de funcionamiento más duradero. Para conocer más cerámicas avanzadas, consulte Stanford Advanced Materials (SAM).

Preguntas más frecuentes

F: ¿Cuáles son las propiedades que hacen que la alúmina sea adecuada en los sistemas de hidrógeno?

P: La alúmina tiene una excelente estabilidad térmica, baja expansión térmica y buena resistencia química.

F: ¿Cómo mejora la alúmina las pilas de combustible de óxido sólido?

P: Ofrece un buen soporte, resistencia al choque térmico y una mejor integridad estructural.

F: ¿Se utiliza alúmina en todos los sistemas de energía de hidrógeno?

P: La alúmina se utiliza en los entornos de alta temperatura y químicamente agresivos de los sistemas de hidrógeno.