El nuevo diseño de la pila de combustible de hidrógeno de estado sólido reduce significativamente los tiempos de carga y mejora la seguridad

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El nuevo diseño de la pila de combustible de hidrógeno de estado sólido reduce significativamente los tiempos de carga y mejora la seguridad
Comparación de la concentración de absorción de hidrógeno con diferentes modelos – Crédito: Puchanee Larpruenrudee


El hidrógeno está ganando una atención significativa como una forma eficiente de almacenar “energía verde” de fuentes renovables como la eólica y la solar.



Ahora, un equipo australiano ha desarrollado un nuevo método para mejorar los tiempos de carga de las pilas de combustible de hidrógeno de estado sólido.



La forma más común de almacenamiento de hidrógeno es el uso de gas comprimido. También se utilizan formas líquidas, pero los investigadores de la Universidad Tecnológica de Sydney (UTS) han sido pioneros en un método de almacenamiento superior: el estado sólido.



El Dr. Saidul Islam de la UTS dijo que el almacenamiento de hidrógeno sólido, y en particular de hidruro metálico, está atrayendo el interés porque es más seguro, más compacto y tiene un costo más bajo que el gas o el líquido comprimido y puede absorber y liberar hidrógeno de manera reversible.



“La tecnología de almacenamiento de hidrógeno de hidrógeno metálico es ideal para la producción in situ de hidrógeno a partir de electrólisis renovable. Puede almacenar hidrógeno durante largos períodos y, cuando sea necesario, puede convertirse en gas o en una forma de energía térmica o eléctrica cuando se convierte a través de una celda de combustible.



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Sin embargo, un problema con el uso de hidruro metálico de estado sólido para el almacenamiento de energía de hidrógeno ha sido su baja conductividad térmica, lo que conduce a tiempos de carga y descarga lentos.



Para abordar este problema, los investigadores desarrollaron un nuevo método para mejorar los tiempos de carga y descarga del hidrógeno en estado sólido.



La primera autora Puchanee Larpruenrudee, estudiante graduada de la Escuela de Ingeniería Mecánica y Mecatrónica de la UTS, dijo que la eliminación más rápida del calor de la celda de combustible sólido da como resultado tiempos de recarga más rápidos.



Se ha diseñado y probado una variedad de intercambiadores de calor para interiores, incluidos tubos rectos, tubos en espiral, tubos en forma de U y aletas. Descubrieron que el uso de una bobina helicoidal mejora significativamente la transferencia de calor y masa dentro del almacenamiento.



“Esto se debe a la circulación secundaria y al aumento del área de superficie para la eliminación de calor del polvo de hidruro metálico al fluido refrigerante”, Larpruenrudee explicó. “Nuestro estudio ha desarrollado aún más una bobina helicoidal para aumentar el rendimiento de la transferencia de calor”.



Los investigadores desarrollaron un serpentín semicilíndrico como intercambiador de calor interno, que mejoró significativamente el rendimiento de la transferencia de calor.



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59% de tiempo de recarga reducido



El tiempo de carga de hidrógeno se ha reducido en un 59 % con el nuevo serpentín semicilíndrico en comparación con un intercambiador de calor de serpentín helicoidal tradicional.



Ahora están trabajando en la simulación numérica del proceso de desorción de hidrógeno y continúan mejorando los tiempos de absorción. Para este propósito, se desarrollará aún más el intercambiador de calor de serpentín semicilíndrico.



Las aplicaciones incluyen baterías recargables, bombas de calor y acumuladores de calor. “También se puede utilizar para almacenar hidrógeno en el espacio, para su uso en satélites y otras tecnologías espaciales ‘verdes'”, dijo Islam.



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Los investigadores tienen como objetivo desarrollar un nuevo proyecto de almacenamiento de energía de hidrógeno, que combinará otros tipos de intercambiadores de calor, y esperan trabajar con socios de la industria para estudiar el rendimiento real de los tanques en función de su nuevo intercambiador de calor.



Yo estudio, Optimización del diseño de un sistema de almacenamiento de energía a base de hidruro metálico de hidrógeno a base de magnesio, fue publicado recientemente en la revista Scientific Reports.



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