{"id":8160,"date":"2022-12-01T10:00:00","date_gmt":"2022-12-01T09:00:00","guid":{"rendered":"https:\/\/hydrogencouncil.com\/?p=8160"},"modified":"2024-02-29T14:13:37","modified_gmt":"2024-02-29T13:13:37","slug":"how-membrane-technology-is-driving-the-commercialization-of-fuel-cells-in-the-automotive-industry","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/hydrogencouncil.com\/es\/how-membrane-technology-is-driving-the-commercialization-of-fuel-cells-in-the-automotive-industry\/","title":{"rendered":"C\u00f3mo la tecnolog\u00eda de membranas est\u00e1 impulsando la comercializaci\u00f3n de pilas de combustible en la industria automotriz"},"content":{"rendered":"
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Por Simon Cleghorn, especialista global de productos, WL Gore & Associates<\/em><\/p>\n\n\n\n

Sin duda, el hidr\u00f3geno es fundamental para nuestro futuro de energ\u00eda limpia y, como una de las principales aplicaciones posteriores del hidr\u00f3geno, la tecnolog\u00eda de celdas de combustible est\u00e1 madurando d\u00eda a d\u00eda. Tanto es as\u00ed que en WL Gore & Associates (Gore), el hidr\u00f3geno impulsa nuestra visi\u00f3n global de un sistema de energ\u00eda sostenible y bajo en carbono. Y en ninguna parte es esto m\u00e1s obvio que en el sector del transporte, un actor clave en la adopci\u00f3n del hidr\u00f3geno como fuente de energ\u00eda.<\/p>\n\n\n\n

La pila de celdas de combustible de membrana de intercambio de protones (PEM) es fundamental para hacer realidad este potencial futuro, utiliza una tecnolog\u00eda de membrana que, con la experiencia adecuada, puede acelerar la comercializaci\u00f3n de los FCEV al mejorar dr\u00e1sticamente el rendimiento y la confiabilidad de las pilas y sistemas de celdas de combustible.<\/p>\n\n\n\n

Actualmente, existen dos tecnolog\u00edas que pueden reducir la huella de carbono del transporte: los veh\u00edculos el\u00e9ctricos de pila de combustible (FCEV) y los veh\u00edculos el\u00e9ctricos de bater\u00eda (BEV).<\/p>\n\n\n\n

Con un r\u00e1pido tiempo de reabastecimiento de combustible de 3 a 5 minutos, un alcance extendido de m\u00e1s de 400 millas y una infraestructura de hidr\u00f3geno disponible en r\u00e1pida expansi\u00f3n, los veh\u00edculos impulsados por celdas de combustible est\u00e1n ganando una incre\u00edble cantidad de tracci\u00f3n y abriendo nuevas posibilidades para el futuro de la movilidad.<\/p>\n\n\n\n

Mirando m\u00e1s profundamente los diversos tipos de tecnolog\u00edas de celdas de combustible, las celdas de combustible de membrana de intercambio de protones (PEM) ofrecen muchas posibilidades prometedoras para aplicaciones automotrices. As\u00ed que echemos un vistazo a algunos de los muchos beneficios y las razones por las que el sistema de pila de celdas de combustible PEM es una gran soluci\u00f3n para los veh\u00edculos.<\/p>\n\n\n\n

En comparaci\u00f3n con las celdas de combustible de \u00f3xido s\u00f3lido (SOFC) y las celdas de combustible de metanol directo (DMFC), la celda de combustible PEM de hidr\u00f3geno ofrece alta densidad de potencia, bajo peso y volumen, y una atractiva ventana de temperatura de funcionamiento que no requiere precalentamiento antes de la operaci\u00f3n (Figura 1) .<\/p>\n\n\n

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\u00a9 WL Gore & Associates<\/figcaption><\/figure>\n<\/div>\n\n\n

Esto permite a los fabricantes de autom\u00f3viles ofrecer una cartera m\u00e1s amplia de productos alimentados por celdas de combustible, desde autom\u00f3viles de pasajeros hasta veh\u00edculos comerciales y camiones de log\u00edstica de largo alcance. Esta versatilidad superior ha permitido que las pilas y sistemas de celdas de combustible PEM representen la participaci\u00f3n de 64% en el mercado de celdas de combustible (Figura 2).<\/p>\n\n\n

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\u00a9 WL Gore & Associates<\/figcaption><\/figure>\n<\/div>\n\n\n

Los beneficios potenciales de la tecnolog\u00eda de celdas de combustible PEM hacen que sea fundamental para los fabricantes de autom\u00f3viles invertir. Sin embargo, la tecnolog\u00eda debe ser comercialmente viable y competitiva para lograr econom\u00edas de escala. Por lo tanto, para obtener una aceptaci\u00f3n generalizada, los ingenieros de pilas de combustible deben asociarse con expertos en tecnolog\u00eda de membranas y juntos optimizar el PEM, la pila y el sistema para satisfacer las necesidades de comercializaci\u00f3n de los FCEV en tres amplias categor\u00edas:<\/p>\n\n\n\n

    \n
  1. Desempe\u00f1o confiable <\/strong>\u2013 Comprender las caracter\u00edsticas de durabilidad y densidad de potencia de PEM y c\u00f3mo aprovechar la tecnolog\u00eda de membrana para un rendimiento \u00f3ptimo en la pila y el sistema.<\/li>\n\n\n\n
  2. Apoyo t\u00e9cnico <\/strong>\u2013 Garantizar soluciones aptas para el uso, experiencia t\u00e9cnica y soporte de servicio para cumplir con los objetivos del programa de veh\u00edculos.<\/li>\n\n\n\n
  3. Seguridad de suministro<\/strong> \u2013 Mantener una cadena de suministro confiable de componentes y materiales de combustible de hidr\u00f3geno para lograr calidad, consistencia y producci\u00f3n escalable.<\/li>\n<\/ol>\n\n\n\n

    Desempe\u00f1o confiable<\/strong><\/p>\n\n\n\n

    El PEM en una celda de combustible separa el hidr\u00f3geno del aire (ox\u00edgeno), transporta protones desde el \u00e1nodo al c\u00e1todo y evita que los electrones entren en cortocircuito en la celda. Esto convierte al PEM en un componente esencial de la conversi\u00f3n de hidr\u00f3geno en energ\u00eda en la pila de combustible. Para operar de manera confiable y brindar un excelente rendimiento a altas temperaturas y condiciones potencialmente secas, los PEM en una pila de celdas de combustible para autom\u00f3viles deben tener una alta conductancia de protones (que permita la densidad de potencia), ser resistentes a la degradaci\u00f3n qu\u00edmica y fallas mec\u00e1nicas, y demostrar una baja permeabilidad al gas.<\/p>\n\n\n\n

    Utilizando PEM m\u00e1s delgados, los ingenieros pueden reducir la resistencia de protones mientras aumentan el transporte de agua y mejoran el rendimiento, especialmente a baja HR (humedad relativa). Sin embargo, los PEM tradicionalmente m\u00e1s delgados pueden afectar las propiedades mec\u00e1nicas y, por lo tanto, comprometer la vida \u00fatil de la celda de combustible.<\/p>\n\n\n\n

    Adem\u00e1s, los PEM m\u00e1s delgados pueden generar aumentos en el cruce de gases y una menor eficiencia del combustible, as\u00ed como una mayor concentraci\u00f3n de radicales nocivos que aceleran la degradaci\u00f3n qu\u00edmica, lo que reduce la vida \u00fatil del producto.<\/p>\n\n\n\n

    Estas compensaciones se pueden reducir significativamente al microreforzar el PEM con politetrafluoroetileno expandido o ePTFE. Desarrollada a partir de d\u00e9cadas de experiencia en ingenier\u00eda de materiales, la tecnolog\u00eda PEM reforzada con compuestos de Gore se basa en una combinaci\u00f3n de ePTFE de alta ingenier\u00eda, ion\u00f3meros de alto rendimiento y aditivos de membrana patentados para combatir la degradaci\u00f3n qu\u00edmica. El resultado es un dise\u00f1o de producto duradero y de baja resistencia para requisitos de aplicaci\u00f3n espec\u00edficos (Figura 3). Los esfuerzos continuos de I+D en materiales y dise\u00f1os de PEM, as\u00ed como pilas y sistemas de celdas de combustible, deben adoptar un enfoque hol\u00edstico para comprender sus interacciones y compensaciones para optimizar el rendimiento y el costo de la aplicaci\u00f3n final.<\/p>\n\n\n

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    \u00a9 WL Gore & Associates<\/figcaption><\/figure>\n<\/div>\n\n\n

    Apoyo t\u00e9cnico<\/strong><\/p>\n\n\n\n

    Surgen requisitos de productos nuevos y diferentes a medida que pasamos de la investigaci\u00f3n y el desarrollo de PEM a la producci\u00f3n y comercializaci\u00f3n. Los proveedores de PEM deben tener la experiencia t\u00e9cnica y el conocimiento para respaldar las necesidades personalizadas y adecuadas para el uso de los fabricantes de autom\u00f3viles.<\/p>\n\n\n\n

    Es importante que un proveedor de componentes posea una comprensi\u00f3n profunda de las posibles compensaciones de rendimiento de su componente y las posibles interacciones con otros componentes en la pila y el sistema de celdas de combustible. En el caso del PEM, Gore ha desarrollado m\u00e9todos de prueba de modelado in situ (en celda de combustible) y ex situ para permitir la comprensi\u00f3n de estas interacciones y acelerar el dise\u00f1o del producto.<\/p>\n\n\n\n

    Fundamentalmente, los principales proveedores de PEM deben poder realizar an\u00e1lisis electroqu\u00edmicos in situ (en celdas de combustible) para determinar la causa del bajo rendimiento y\/o la p\u00e9rdida de energ\u00eda a lo largo del tiempo que podr\u00eda resultar de cambios en el material. Las herramientas de an\u00e1lisis post mortem ex situ deben estar f\u00e1cilmente disponibles para los proveedores automotrices para diagnosticar los modos y mecanismos de falla de las pilas MEA\/PEM devueltas al campo.<\/p>\n\n\n\n

    Para completar el cuadro de soporte t\u00e9cnico hol\u00edstico, los proveedores de PEM deben tener recursos de an\u00e1lisis globales integrales para respaldar las investigaciones cient\u00edficas de superficies, la caracterizaci\u00f3n t\u00e9rmica, mec\u00e1nica y f\u00edsica, el an\u00e1lisis qu\u00edmico y la caracterizaci\u00f3n microestructural para la resoluci\u00f3n de problemas complejos.<\/p>\n\n\n\n

    Seguridad de suministro<\/strong><\/p>\n\n\n\n

    A medida que los fabricantes de autom\u00f3viles pasan a la producci\u00f3n en masa de celdas de combustible, los fabricantes de PEM deben garantizar altos rendimientos de producci\u00f3n con productos consistentes de alto rendimiento, al tiempo que minimizan los costos del producto y los riesgos de calidad. Los proveedores de PEM con materias primas uniformes y tecnolog\u00eda de revestimiento de membrana de precisi\u00f3n pueden garantizar la uniformidad y la calidad al minimizar la variabilidad de una c\u00e9lula a otra (Figura 4). Esto permite a los fabricantes de pilas de celdas de combustible controlar con precisi\u00f3n la distribuci\u00f3n del rendimiento tanto dentro de la celda como de celda a celda en la pila. Lo que resulta en mayores rendimientos de producci\u00f3n de pilas y menores costos, as\u00ed como una vida \u00fatil mejorada de las pilas.<\/p>\n\n\n

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    \u00a9 WL Gore & Associates<\/figcaption><\/figure>\n<\/div>\n\n\n

    Otra consideraci\u00f3n importante es el suministro de materias primas. Pocos fabricantes de PEM han establecido cadenas de suministro de materias primas probadas y fiables basadas en amplias colaboraciones de I+D y asociaciones comerciales seguras con subproveedores.<\/p>\n\n\n\n

    Es a\u00fan m\u00e1s dif\u00edcil encontrar proveedores que puedan producir PEM de alto rendimiento en las cantidades necesarias para satisfacer la demanda de la industria. Entendiendo esto como crucial para el \u00e9xito, Gore aprovecha su experiencia en refuerzo de ePTFE y los recursos de la red global para garantizar la seguridad del suministro, la estabilidad del proceso y la consistencia de la calidad a escala.<\/p>\n\n\n\n

    Hacer que la tecnolog\u00eda de celdas de combustible sea comercialmente viable para el transporte de carga y m\u00e1s all\u00e1<\/strong><\/p>\n\n\n\n

    Hoy en d\u00eda, la tecnolog\u00eda de celdas de combustible se est\u00e1 desarrollando, implementando y probando de manera efectiva en FCEV para veh\u00edculos de pasajeros. Excelentes noticias, porque estos avances y aprendizajes allanan el camino para los muchos beneficios de la tecnolog\u00eda PEM en otros sectores de la industria del transporte. Hacer que la tecnolog\u00eda de celdas de combustible sea comercialmente viable tambi\u00e9n para la industria del transporte de carga.<\/p>\n\n\n\n

    Los desarrolladores de sistemas de celdas de combustible en aplicaciones comerciales ahora buscan modelos de colaboraci\u00f3n similares para escalar su tecnolog\u00eda en funci\u00f3n de los avances en la tecnolog\u00eda PEM de Gore.<\/p>\n\n\n\n

    Y los beneficios son claros: los camiones que funcionan con energ\u00eda de hidr\u00f3geno limpio pueden usar pilas de celdas de combustible m\u00e1s livianas, lo que les brinda mayores capacidades de carga \u00fatil y eficiencias mejoradas, lo que resulta en un costo total de propiedad reducido, indicadores de rendimiento cr\u00edticos en una industria altamente competitiva.<\/p>\n\n\n\n

    En resumen, creemos que los ingenieros de pila de celdas de combustible deben asociarse con expertos en tecnolog\u00eda de membranas para satisfacer las necesidades de comercializaci\u00f3n de PEM, pila y sistema para FCEV en tres categor\u00edas amplias: rendimiento confiable, soporte t\u00e9cnico experto y seguridad en el suministro, lo que permite a los fabricantes de autom\u00f3viles de todo tipo. estar preparados para un futuro impulsado por hidr\u00f3geno.<\/p>\n\n\n\n

    Si desea obtener m\u00e1s informaci\u00f3n sobre Gore y su GORE-SELECT\u00ae<\/sup> Tecnolog\u00eda de membranas, visite https:\/\/www.gore.com\/alt-energy.<\/a><\/p>\n\n\n\n

    WL Gore y asociados<\/strong><\/p>\n\n\n\n

    WL Gore & Associates, miembro de apoyo del Hydrogen Council, es una empresa global de ciencia de materiales que transforma industrias y mejora vidas. A lo largo de su historia, Gore ha resuelto desaf\u00edos t\u00e9cnicos complejos en los entornos m\u00e1s desafiantes, desde el espacio exterior hasta los picos m\u00e1s altos del mundo y el funcionamiento interno del cuerpo humano. Actualmente genera $4.5 mil millones en ingresos anuales, con m\u00e1s de 12.000 empleados.<\/p>\n\n\n\n

    <\/p>\n\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t<\/section>\n\t\t\t\t<\/div>","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

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