El problema no es la temperatura del PEM, ma la temperatura del reator de reformador de ethanol que lleva asta a 700°C.
No es del todo exacto.Existen tres tipos diferentes de procesos para transformar etanol en H2.
Reformado por vapor
El sistema de reformado por vapor es una tecnología industrial madura, consistente en una reacción, favorecida catalíticamente. entre el combustible y el vapor. Para el etanol, las reacciones principales son las siguientes:
C2H5OH + H2O ---> 2 CO + 4 H2
C2H5OH + 3 H2O ---> 2 CO2 + 6 H2
Esquema de una Célula de Combustible PEM con el sistema reformado y el de limpieza del gas.
Estas reacciones son endotérmicas y, normalmente, se llevan a cabo a temperaturas comprendidas entre los 400 y los 600º C. Son reversibles, y se alcanza el equilibrio cuando existe una gran cantidad de níquel como catalizador muy activo. El calor necesario es suministrado bien quemando combustible adicional o por medio de otra fuente externa de calor.
Oxidación parcial
La oxidación parcial es la conversión sub estequiométrica de hidrocarburos con oxígeno o aire para convertirlo en una mezcla de hidrógeno y monóxido de carbono. Pero el dióxido de carbono, el oxígeno, el agua y el nitrógeno (en caso de utilizar aire) toman parte en el proceso de reformado. La reacción principal
C2H5OH + 1/2 O2 --> 2 CO + 3 H2
es exotérmica, con lo que no es precisa una fuente calorífica externa. Comparado con el proceso de reformado por vapor, el tiempo de comienzo es menor y las características de cambio dinámico de carga son mejores, pero el control de la reacción constituye por ahora el problema y la dificultad. Es una reacción adiabática en fase gaseosa (no catalizada) que se lleva a cabo a temperaturas de 1200 a 1.500º C.
Reformado autotérmico
El reformado autotérmico es una combinación de los dos procesos descritos anteriormente. El reactor se alimenta de combustible, vapor y aire en una relación específica y determinada, de forma que la reacción exotérmica suministra exactamente el calor necesario para la reacción endotérmica del vapor. De forma similar al reformado con vapor, es una reacción catalítica, pero en este caso es adiabática. Las temperaturas en las que tiene lugar el proceso están en el margen de los 700 a los 850° C.
En el caso de un submarino en inmersión, y con excepción de los buques con propulsión nuclear, no existe disponible a bordo, en situación de inmersión, fuente de calor suficientemente potente para alcanzar las temperaturas de reformado necesarias.
Por otra parte, las Células de Combustible PEM utilizadas en submarinos (por ser las de menor tamaño y porque trabajan a baja temperatura) presentan una serie de características muy específicas. Tienen una tolerancia muy limitada al monóxido de carbono. En función de los materiales usados, concentraciones de CO superiores a 10 ppm constituyen un veneno para el cátodo-catalizador e irreversiblemente inutilizan la Célula. Este proceso se llama «degeneración». Por ello, es preciso un proceso adicional al reformado de tratamiento del gas. El método más usual para reducir el CO es una reacción en dos etapas y una oxidación selectiva.
La reacción de cambio
CO + H2O --> CO2 + H2
se efectúa a temperaturas de 300-450° C en una fase primaria de alta temperatura y en una fase posterior de baja temperatura ( 180-250° C). Como efecto positivo, se producen cantidades adicionales de hidrógeno.
La concentración de CO del reformado puede ser reducida aún más, hasta límites inferiores a los aceptables por la oxidación selectiva. [...]
http://www.mnu.es/amnu_art7.htm
Como se ve cada procedimiento requiere de la aplicación de distintas temperaturas.Esos procesos de reformado son ya bien conocidos,el problema es la dificultad en conseguir plantas de bajo tamaño,embarcables,y de buen rendimiento.
Ése articulo por demás es muy recomendable,y trata sobre los sistemas AIP existentes;Las PEM,los CCD y los Sterling.De los primeros señala sus dificultades: Mucha sensibilidad de las membranas al deterioro sin una gran pureza del O2,dificultades de almacenamiento y logística(requiere una infraestructura muy concreta),y el dilema de si almacenar el H2 a alta presion y poca temperatura,con mayores riesgos pero obteniendo mayor capacidad de almacenaje.
En ese sentido no cabe duda: El S80 es una solucion intermedia.Obtiene las ventajas de las PEM y de los motores térmicos,en este ultimo caso en cuanto a facilidades de aprovisionamiento y logísticas,pero a cambio incurre en los mismos inconvenientes que estos.Y no tiene mas rendimiento que los demas.Sin embargo,da la casualidad que al tema del reformador se apuntan todos,luego algo bueno debe tener a pesar de esos engorrosos sistemas de refrigeracion que más gordos son todavia en el MESMA(aparte del propio ruido de una turbina en movimiento).El S80 no será tan "stealth" como el AIP de HDW,quizas(solo quizas,eso ya no lo tengo tan claro) tampoco en rendimiento,pero a cambio ofrece ventajas operativas apreciables,y tanto es asi que los desarrolladores de los 212 y 214 tambien se apuntan al carro(aunque trabajando con metanol,creo)
HDW's Class 212 and 214 non-nuclear submarines have been developed to use a silent operating fuel cell plant that runs on nine 34-kilowatt Siemens SINAVYCIS polymer electrolyte membrane (PEM) hydrogen fuel cells. The efficiency of fuel cells is considerably superior to conventional internal combustion engines. SINAVYCIS PEM Fuel Cell utilizes hydrogen and oxygen. As a result, they are absolutely exhaust free and, beyond electricity, generate only water and heat. Thanks to the low operating temperature of maximum 80° C, the modules radiate very little heat.
http://thefraserdomain.typepad.com/ener ... -laun.html
Sí,eso ya lo sabemos todo y son básicamente las ventajas de la PEM.....Pero les han solucionado ya todos los problemas que tenian?
Y no,amigo mio,no solo a las cualidades marineras me refiero.
Y ojo,que a mi me parecen estupendos U212 y U214,me creo totalmente lo que me dices de que tanto la MMI como la BM están muy satisfechos con el Sub y su AIP y es para estarlo....Sólo que estos problemas siempre tienen la posibilidad de existir y una planta AIP sobre el papel no funciona igual que marinizada....Para más info ver lo de arriba.
En fin,toda esta discusion se debe,ni mas ni menos,a que Ascua apuntaba acertadamente a la posibilidad de que los S80 tuviesen problemillas de ese tipo,posibilidad que,indudablemente,existe.
Saludos.
"Guarda con ello, como un tesoro, los nombres de los miles de héroes que cayeron por Marruecos y no contra Marruecos". General Alfredo Paniagua.
