Revista Energética. Mayo 2025

EN EL SECTOR INDUSTRIAL Entre cada celda se sitúa un interconector, elementomultifuncional que debe: distribuir los gases (combustible y aire), aportar rigidez mecánica, conducir electricidad y calor, inte- grar los sistemas de sellado, y ser compatible térmicamente con los materiales cerámicos de las celdas. Además, debe resistir ambien- tes oxidantes y reductores. El material más común es el Crofer22APU, un acero inoxida- ble ferrítico diseñado para alta temperatura. Para mejorar el contacto con los electrodos, se emplean materiales intermedios como espumas de níquel (lado del combustible) o cerámicas conductoras tipo perovskita (lado del aire). El sellado del stack se realiza mediante vidrio soldador, que al cristalizarse durante el sinterizado a unos 1000 °C, proporciona estanqueidad, compatibilidad térmica y es- tabilidad mecánica. Las estaciones de sinterizado deben ofre- cer: control térmico multizona, aplicación de presión controlada hasta 40 kN (incluso durante fallos eléctricos), y sistemas de pur- gado, incineración de gases y eliminación de residuos orgánicos derivados del vidrio. Proceso de reducción Tras el proceso de sinterizado del stack, es necesario llevar a cabo la reducción del electrodo de combustible. Esta etapa con- siste en transformar el óxido de níquel (NiO), presente en el electrodo, en níquel metálico (Ni) mediante un tratamiento en atmósfera de hidrógeno. Dada la sensibilidad térmica y mecánica de los materiales involucrados, es fundamental controlar con precisión tanto la temperatura como la velocidad de reacción para evitar choques térmicos o deformacio- nes estructurales. Para asegurar una reducción gradual y se- gura, se utiliza una mezcla de hidrógeno di- luido, típicamente compuesta por un 20%de H₂ y un 80% de N₂. Esta proporción permite un control fino sobre la cinética del proceso, adaptándolo a las características específicas del stack. Ensayos de stacks Una vez completados los procesos de sinte- rización y reducción del stack, se lleva a cabo una prueba de hermeticidad con el objetivo de garantizar la estanqueidad de los canales de gases y evitar fugas entre los comparti- mentos de aire y combustible. Existen distin- tos métodos para realizar esta validación: • Pruebas completamente automatizadas en caliente que permiten detectar fugas en los circuitos de combustible, aire y posibles fenómenos de cross-over entre ambos. • Inyección de un gas noble (como helio) en uno de los electrodos, con posterior detección de trazas en el otro electrodo. • Medición del voltaje en circuito abierto (open circuit voltage, OCV) en cada celda mediante un sistema de monitoreo indi- vidualizado de voltaje de celdas (CVM). Una vez validada la estanqueidad, se procede a la evaluación del rendimiento mediante un ensayo de polarización, que permite caracterizar el comportamiento del stack, especialmente en condiciones de car- ga parcial, que son relevantes para muchas aplicaciones reales. Dependiendo de su uso final, el stack pue- de operar en modo pila de combustible, modo electrólisis o modo reversible. Por ello, las estaciones de prueba deben ser lo suficientemente versátiles para admitir es- tos modos de funcionamiento. Además del suministro controlado de hidrógeno y vapor, los bancos de prueba deben permitir el uso de gases adicionales como NH₃, CH₄ o CO₂ para ensayos avanzados, incluyendo aplica- ciones de co-electrólisis. Escalado de la producción La creciente demanda global de celdas y stacks SOEC está impulsando a los fabri- cantes a buscar soluciones que les permitan escalar la producción de esta tecnología de manera eficiente. Para satisfacer esta nece- sidad, se requieren innovaciones en los pro- cesos de fabricación y manejo de los stacks. Entre las soluciones clave se encuentran: • Estaciones de sinterizado y reducción de nueva generación, equipadas con hor- nos de mayor capacidad que permitan procesar múltiples stacks simultánea- mente. Estas estaciones mejorarán la eficiencia de los procesos térmicos y la capacidad de producción. • Sistemas de carros (trolleys) “multi-stac- ks” universales, diseñados para trans- portar varios stacks de manera segura y eficiente. Estos carros permiten: • Pre-comprimir los stacks para su trans- porte sin riesgo de daños. • Facilitar el transporte de los stacks entre las estaciones de sinterizado, reducción y ensayo. Además, para optimizar el proceso de producción, es recomendable que el aco- plamiento de los carros a las estaciones de sinterización se realice de forma completa- mente automatizada, eliminando la inter- vención manual. Esto no solo reduce el tiem- po de preparación, sino que también mejora la consistencia y la eficiencia del proceso, acelerando la producción sin comprometer la calidad. Conclusión Este artículo ha abordado los principios tecnológicos de las celdas de óxido sólido, destacando la complejidad de los métodos operativos y de fabricación asociados a esta tecnología. Se ha puesto énfasis en las fun- cionalidades y soluciones clave que los fabri- cantes requieren para optimizar el desarrollo y la producción. Horiba FuelCon ofrece una gama integral de soluciones que cubre todo el proceso, desde el desarrollo de celdas hasta la fabri- cación en serie de stacks. Esta gama incluye: Sistemas de prueba avanzados para el de- sarrollo de celdas y stacks. Robustos sistemas de sinterizado, reduc- ción y prueba para la producción en serie de celdas y stacks. Los sistemas proporcionados por Horiba FuelCon son totalmente compatibles con cualquier tipo de celda de óxido sólido y se adaptan a las diversas aplicaciones, ya sea en modo pila de combustible, electrólisis o reversible. Con más de 25 años de experiencia en el sector del hidrógeno, Horiba FuelCon se po- siciona como un socio tecnológico estratégi- co para los fabricantes de tecnología de óxi- do sólido, ayudando a reducir costes, escalar rápidamente la producción y asegurar una mejora continua de la calidad del producto final ◉ TCA is the exclusive distributor of Horiba FuelCon in Spain and Portugal. IMAGEN 2: Estación de sinterización con carros. descarbonización 91 ENERGÉTICA XXI · 246 · MAY 25