El importante papel de las bombas de diafragma de hidrógeno para pilas de combustible
En la búsqueda de soluciones energéticas sostenibles, las bombas de diafragma para pilas de combustible constituyen un componente clave en la gestión del hidrógeno en sistemas de pilas de combustible, ya que ofrecen un control preciso, seguridad y eficiencia.
A medida que el mundo avanza hacia la descarbonización, las pilas de combustible de hidrógeno han surgido como una potencial tecnología esencial para generar energía de una forma más sostenible. Dentro de estos sistemas, las bombas de diafragma para pilas de combustible desempeñan varias funciones fundamentales que influyen directamente en el rendimiento y la durabilidad, y que van desde la recirculación del hidrógeno hasta la gestión de los condensados.
Impulsando el futuro: las pilas de combustible de hidrógeno están transformando las ciudades
Las formas en las que los sistemas que funcionan con hidrógeno se están integrando en las redes eléctricas, en las redes de transporte y en los vecindarios de ciudades surcoreanas como Pyeongtaek y Namyangju son una prueba real del potencial que presenta actualmente la tecnología de pilas de combustible. En estas ciudades se exige por ejemplo que los nuevos edificios residenciales y de oficinas que se construyan a gran escala dispongan de soluciones energéticas sostenibles que les permitan ser autosuficientes. Además de fuentes de energía renovables como la eólica y la solar, las pilas de combustible también forman parte de estas iniciativas. Estos sistemas normalmente generan un máximo de 10 kW de potencia por módulo y pueden conectarse en serie para alcanzar un rendimiento mayor. Son especialmente apreciados para cubrir déficits de energía cuando otras fuentes de energía no proporcionan potencia suficiente o durante cortes de suministro.
El núcleo de estos sistemas lo constituyen varias bombas de diafragma para pilas de combustible que deben superar una serie de desafíos únicos y cumplir los estándares de seguridad más estrictos. Así por ejemplo, el hidrógeno que se utiliza constituye todo un reto, ya que en contacto con el aire puede formar una mezcla muy explosiva que necesita muy poca energía para prender. Como consecuencia de estas características, es fundamental que los sistemas sean absolutamente herméticos para evitar fallos de funcionamiento o posibles riesgos. A esto hay que añadir que el pequeño tamaño molecular del hidrógeno hace que sea especialmente propenso a salir incluso por la más mínima fuga, de modo que para garantizar un sellado fiable y un funcionamiento seguro se necesitan materiales de alta calidad y una ingeniería precisa.
Los distintos papeles de las bombas de diafragma para pilas de combustible
Cuando no se dispone directamente de hidrógeno puro para utilizarlo en pilas de combustible, en primer lugar este debe extraerse de un portador como el gas natural o la biomasa. En este proceso de producción, bombas como la bomba de diafragma para gases N 938 de KNF y una bomba para líquidos adecuada como la FM 50 o la FP 25 desempeñan un papel fundamental.
Para la extracción a partir de gas natural, el proceso empieza por el reformado de metano con vapor. En este paso, una bomba para gases lleva gas natural a un reformador ① mientras una bomba para líquidos aporta agua desionizada ②. Dentro del reformador, en primer lugar el agua se calienta para generar vapor. A continuación, ese vapor reacciona con el gas natural en una reacción catalítica a alta temperatura para producir una mezcla de gases que contiene hidrógeno (H2) y monóxido de carbono (CO). Como el monóxido de carbono es extremadamente tóxico, inflamable y puede causar daños en las pilas de combustible, este pasa a una unidad de oxidación preferencial (PROX) situada a continuación y donde se convierte en dióxido de carbono (CO2). Tras esta conversión, el hidrógeno puede seguir purificándose hasta reunir los estrictos requisitos de calidad que debe cumplir para poder utilizarse en aplicaciones de pilas de combustible.
Una vez purificado, el hidrógeno fluye hasta la pila de combustible. Allí es sometido a una reacción electroquímica con oxígeno para generar electricidad, agua y calor. En el ánodo, las moléculas de hidrógeno se dividen en protones y electrones, generando así una corriente eléctrica que se puede utilizar para alimentar distintas aplicaciones. En el cátodo, los protones, los electrones y el oxígeno se combinan para formar agua. Esta agua debe gestionarse de forma eficaz para evitar que se acumule y pueda causar daños en los componentes de las pilas de combustible. En muchos sistemas, el agua producida simplemente se elimina por gravedad y a veces se utilizan bombas impulsoras. No obstante, cuando se requiere una eliminación activa, las bombas de diafragma de KNF, como la bomba de diafragma para líquidos FF 12 o la FP 7 ③, pueden ser una solución idónea, ya que ofrecen una larga vida útil y una extraordinaria fiabilidad.
Otra aplicación de las bombas de diafragma para pilas de combustible como la N 938 anteriormente mencionada es la recirculación del hidrógeno dentro del sistema de pilas de combustible. El hidrógeno no reaccionado se reutiliza, lo que garantiza una eficiencia máxima y unos residuos mínimos ④. Con una velocidad de flujo máxima de hasta 60 l/min cuando se utiliza en una configuración de doble cabezal, es ideal para un manejo eficiente del hidrógeno. Además, cuando se personaliza como bomba de recirculación de hidrógeno, por ejemplo añadiéndole un cabezal de bomba de aluminio anodizado, la N 938 puede manejar gases húmedos de forma fiable. Esta capacidad es crucial para optimizar las condiciones de reacción dentro de la pila de combustible. Si es necesario, también puede funcionar con presión de entrada positiva generada por la pila de combustible, lo cual proporciona una mayor flexibilidad para la integración del sistema y aumenta tanto el rendimiento como la eficiencia.
Las bombas de diafragma personalizables fomentan la transición a una generación de energía más sostenible
Las bombas de diafragma de KNF se pueden personalizar en gran medida para adaptarla a los requisitos específicos de los sistemas de pilas de combustible. Su robusto diseño las hace idóneas para aplicaciones en las que la fiabilidad es fundamental. Con una larga vida útil y una necesidad de mantenimiento mínima, estas bombas de diafragma para pilas de combustible ofrecen la fiabilidad que se necesita en aplicaciones críticas del ámbito del transporte, la generación de energía estacionaria y los sistemas industriales. A medida que las ciudades sigan evolucionando, y Corea del Sur es un ejemplo claro de la exitosa integración de fuentes de energía sostenibles en entornos urbanos, las bombas de diafragma para gases y líquidos de KNF desempeñarán un papel cada vez más importante en la transición a soluciones energéticas más limpias.
