TÉCNICO SUPERIOR UNIVERSITARIO EN TECNOLOGÍA AMBIENTAL

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1 Digitally signed by Universidad Tecnológica de Universidad Tecnológica Querétaro DN: CN = Universidad Tecnológica de de Querétaro Querétaro, C = MX, O = UTEQ Date: :10:42-05'00' UNIVERSIDAD TECNOLÓGICA DE QUERÉTARO Reporte de Estadía para obtener el título de: TÉCNICO SUPERIOR UNIVERSITARIO EN TECNOLOGÍA AMBIENTAL CEN TRO DE IN VES TIGA C IÓN Y DESA RR OLL O TE CN OL ÓG IC O E N EL EC TRO QU ÍMIC A S.C. DISEÑO Y CONSTRUCCIÓN DE CELDAS DE COMBUSTIBLE TIPO PEM PRESENTA: C. DIONICIO CHAVEZ CAMPOS SANTIAGO DE QUERÉTARO, QRO. AGOSTO DEL 2004.

2 UNIVERSIDAD TECNOLÓGICA DE QUERÉTARO Reporte de Estadía para obtener el título de TÉCNICO SUPERIOR UNIVERSITARIO EN TECNOLOGÍA AMBIENTAL CENTRO DE INVESTIGACIÓN Y DESARROLLO TECNOLÓGICO EN ELECTROQUÍMICA S.C. DISEÑO Y CONSTRUCCIÓN DE CELDAS DE COMBUSTIBLE TIPO PEM PRESENTA: C. DIONICIO CHAVEZ CAMPOS Dr. Roberto Hernández Castellanos ASESOR DE LA EMPRESA Q. Luz Elena Narváez Hernández ASESOR UTEQ SANTIAGO DE QUERÉTARO AGOSTO DEL 2004

3 DEDICATORIAS A mi familia que siempre me apoyó tanto económica como emocionalmente. A mis compañeros y amigos por brindarme su apoyo A mis profesores y asesores tanto de la escuela como de la empresa que con sus conocimientos y empeño me ayudaron a salir adelante. A gradezco especialmente a mi asesor Víctor Manuel Bazail Lozano por tenerme paciencia y haber confiado en mí. iii

4 INTRODUCCIÓN Debido a la necesidad energética que tiene el hombre se están buscando nuevas fuentes alternas de energía menos contaminantes ya que los combustibles que se encuentran ahora son demasiado contaminantes además de quedar pocas reservas para los próximos años. El CIDETEQ está desarrollando Celdas de Combustible tipo PEM capaces de cumplir con los parámetros que se requieran. Este es un buen proyecto ya que como producto de la Celda de Combustible se tienen moléculas de agua por lo que es cero por ciento contaminante en comparación de otros combustibles que liberan alto contenido de carbono dañando la superficie terrestre. RESUMEN Se diseñaron diferentes tipos de platos colectores para ver el comportamiento que tiene el fluido en la celda de combustible. A través del multimetro se llevaron a cabo las mediciones de voltaje, corriente así como la resistencia interna de la celda y del circuito con el que se está trabajando. Las primeras pruebas fueron realizadas en mono celdas para posteriormente -si es factible- armar los stacks para diferentes combinaciones ya sea en serie en paralelo. Se construyó un hidrolizador alcalino para producir hidrógeno el cual alimentó por un determinado tiempo una celda de combustible obteniendo así buenos resultados y logrando de esta manera hacer funcionar un motor eléctrico con una demanda de 1.5 volts y 300 miliampers de corriente. iv

5 ÍNDICE AGRADECIMIENTOS... INTRODUCCIÓN... iii iv CAPÍTULO 1 ASPECTOS GENERALES DE LA EMPRESA. 1.1 Antecedentes de la empresa Misión Visión Políticas y Valores Clientes Ubicación... 7 CAPÍTULO 2 DEFINICIÓN DEL PROYECTO 2.1 Antecedentes Definición del problema Justificación Objetivos CAPÍTULO 3 MARCO TEÓRICO 3.1 Fuentes alternas de energía Energía eólica Energía solar Hidrogeno combustible del futuro Tipos de celdas de combustible Celdas de combustible Qué es una celda de combustible? Partes de una celda de combustible... 30

6 3.9 Funcionamiento Reacción de reducción de oxigeno Ventajas Desventajas Futuro de las celdas de combustible Celdas de combustible en el transporte Comparación entre una PEMFC y un motor de combustión interna Preguntas mas frecuentes sobre celdas de combustible CAPÍTULO 4 DESARROLLLO DEL PROYECTO 4.1 Etapas en las que se planeo el desarrollo del problema Desarrollo del proyecto CAPITULO 5 RESULTADOS Y CONCLUSIONES 5.1 Resultados y sus análisis Conclusiones Recomendaciones CAPITULO 6 GLOSARIO, ANEXOS Y BIBLIOGRAFIA 6.1 GLOSARIO BIBLIOGRAFÍA ANEXOS... 75

7 CAPITULO 1 ASPECTOS GENERALES DE LA EMPRESA 1

8 Centro de Investigación y Desarrollo Tecnológico en Electroquímica S.C. 2

9 1.1. HISTORIA Diseño y construcción de celdas de combustible tipo PEM CIDETEQ es el Centro de Investigación y Desarrollo Tecnológico en Electroquímica. Desde el 26 de septiembre de 1991, fue creado como una sociedad civil con el propósito de ser un centro público de investigación, con el reto de responder a la necesidad de vinculación entre industriales e investigadores. Desde sus inicios, el CIDETEQ ha sido líder en la investigación y el desarrollo de tecnología en electroquímica, además proporciona diversos servicios a la industria; tales como el mantenimiento inmediato de la empresa en análisis de metales, análisis de aguas, caracterización de materiales y análisis de fallas. Actualmente, el CIDETEQ se especializa en desarrollar proyectos y servicios de alto valor agregado a través de sus tres áreas estratégicas: Procesos, Ambiente y Materiales. Como parte de los objetivos de creación del Centro, la Formación de Recursos Humanos es una actividad que los ocupa. Una vez que se consideró, que sus investigadores y el propio CIDETEQ como institución, alcanzaban la madurez suficiente, en 1998 se iniciaron los trabajos para que en abril de 1999 atendieran a la primera generación de Maestros en Ciencias en Electroquímica. Además, desde marzo de 2003, los estudiantes mexicanos tienen una opción más de estudio para obtener su grado de maestría o doctorado en ciencia y tecnología con orientación en electroquímica o ingeniería ambiental. Con respecto al capital humano, quienes a diario contribuyen con lo mejor de sí mismos para hacer de la investigación y el desarrollo de tecnología en electroquímica una realidad, suman 82 de los cuales 12 son doctores, 18 maestros, 37 licenciatura, 4 directores y gerentes y 11 personas del área administrativa y de apoyo. 3

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11 1.2. MISIÓN Apoyar a las empresas para mantener niveles internacionales de competitividad, aportando soluciones a los problemas tecnológicos en electroquímica y áreas afines, con personal altamente capacitado en la realización de proyectos, servicios tecnológicos de alto valor agregado y formación de recursos humanos VISIÓN Como una organización de investigación y desarrollo orientado a la industria, seremos reconocidos internacionalmente a través de nuestro ambiente de innovación tecnológica, la formación de recursos humanos y sus servicios de alto valor agregado en las áreas de electroquímica y medio ambiente. 5

12 1.3.1 OBJETIVOS ESTRATÉGICOS Formar cuadros de áreas estratégicas para el país, acordes a los grandes avances en los campos tecnológicos de electroquímica y tecnología ambiental que contribuyan a impulsar y acelerar la mejora de la competitividad de la planta industrial y del nivel de calidad de vida. Realizar investigaciones y desarrollos tecnológicos en los campos de electroquímica y tecnología ambiental, pertinentes a las necesidades del país y acorde con los planes nacionales y estatales de desarrollo. Apoyar al desarrollo científico y tecnológico del sector productivo y la vinculación de los empresarios, investigadores, tecnólogos e instituciones de educación superior POLÍTICA DE CALIDAD En el centro de investigación y desarrollo tecnológico en electroquímica, trabajamos manteniendo una actitud de mejora continua y de trabajo en equipo, entendiendo los requisitos del cliente uniendo nuestras competencias para optimizar los procesos internos, respetando siempre el medio ambiente y la legislación aplicable, con el objetivo de satisfacer a nuestros clientes y a las partes interesadas SECTORES PRODUCTIVOS ATENDIDOS (CLIENTES) Industria Manufacturera Productos alimenticios, bebidas y tabaco Textiles, prendas de vestir e industria del cuero Sustancias químicas, derivados del petróleo, productos de caucho y plástico Productos metálicos, maquinaria y equipo 6

13 Servicios Educativos Profesionales y técnicos Algunos de nuestros clientes más importantes: TREMEC MABE VELCON FOMASA QUEST INTERNATIONAL CFE PEÑOLES CLORO DE TEHUANTEPEC CONALITEG ACEROS CAMESA KOSTAL MEXICANA GRAMMER MEXICANA VISTAR-MOULINEX UNIVERSIDADES Y TECNOLÓGICOS UNIVERSIDADES TECNOLÓGICAS OMEGA CHEMICALS PRODUCTOS GERBER CEA 1.6. UBICACIÓN COMO LLEGAR 7

14 CAPÍTULO 2 DEFINICIÓN DEL PROYECTO 8

15 2.1 ANTECEDENTES Diseño y construcción de celdas de combustible tipo PEM La energía es un elemento vital para el desarrollo tecnológico, social y económico. Las fuentes de generación de energía son una parte importante para dicho desarrollo. Los países sólo podrán mantener e incrementar su nivel social y técnico empleando grandes cantidades de energía. Sin embargo, el consumo de energía origina varios problemas, entre de ellos cabe destacar: La disminución (agotamiento) de reservas de combustibles fósiles. La contaminación del ambiente y cambio global del clima Una dependencia con países extranjeros respecto al suministro de combustibles Dificultades económicas causadas por la necesidad de importación de combustibles. La energía eléctrica es una de las formas de energía más limpias y fáciles de transportar. Si se pudiesen diseñar métodos para producir grandes cantidades de energía eléctrica a costos razonables y reduciendo los daños al medio ambiente, la sociedad será capaz de mantener sus altos niveles de vida. En la actualidad, la producción de energía eléctrica a nivel mundial es obtenida fundamentalmente mediante la combustión de combustibles fósiles (petróleo, gas natural, carbón, etc.) cuya eficiencia de conversión es limitada por el ciclo de Carnot. El consumo de combustibles fósiles contribuye al aumento de los gases de emisión, por ejemplo: bióxido de azufre (SO 2 ), óxidos de nitrógeno (NO x ), monóxido de carbono (CO), bióxido de carbono (CO 2 ), etc., al medio ambiente. Este hecho se ha agudizado paulatinamente desde el comienzo de la revolución industrial. El efecto invernadero, cambio climático, lluvias ácidas, aumento de la temperatura global del planeta, etc. Son algunos síntomas debido al incremento de los gases de efecto invernadero. Uno de los sectores que contribuye significativamente al deterioro de la atmósfera es el medio de transporte. Los convertidores catalíticos han reducido la emisión del óxido de nitrógeno y del monóxido de carbono en los automóviles de algunos países. Sin embargo, la calidad del aire en muchas zonas urbanas del mundo siguen constituyendo 9

16 una amenaza para la salud. En nuestro país, algunas ciudades importantes han comenzado a sentir este efecto. En la figura 1a, se muestran los sectores responsables de la contaminación del aire de la Zona Metropolitana del Valle de México (ZMVM), así como la cantidad total de partículas menores de 10 nm (PM10), SO 2, CO, NO x e hidrocarburos (HC) en toneladas por año, figura 1b, emitidas por esas fuentes contaminantes. Por esta razón, si han de emplearse combustibles fósiles para la generación de energía, se debería de disponer de un mejor método que la combustión con aire y de esta manera evitar la pérdida intrínseca de rendimiento que enuncia el teorema de Carnot. Este es un procedimiento que se obtiene quemando el combustible electroquímicamente. Los métodos electroquímicos de obtención de energía, tales como las celdas de combustible, ofrecen como mínimo doble rendimiento en la conversión de productos químicos en energía, además no utilizan un dispositivo mecánico intermedio (generador) sino que se obtiene la electricidad directamente y sin partes móviles. Figura 1. Contaminación por a) fuente y b) por tipo y cantidad (toneladas / año) de contaminantes del aire en la ZMVM durante La primera Celda de Combustible fue construida en 1839 por Sir William Grove, un juez galés y honorable científico. El verdadero interés en celdas de combustible, como un generador práctico, no llegó sino hasta comienzos de los años 1960 s cuando el programa espacial de los Estados Unidos seleccionó las celdas de combustible en lugar del riesgoso generador nuclear y de la costosa energía solar. Fueron celdas de combustible las que proporcionaron electricidad y agua a las naves espaciales Gemini y Apollo. 10

17 Una celda de combustible es un dispositivo electroquímico que convierte la energía de la reacción de oxidación de un combustible en energía eléctrica y completa el ciclo con una reacción de reducción de un comburente que genera productos secundarios, agua y calor dependiendo del combustible utilizado (Figura 2). Este proceso electroquímico consiste básicamente de reacciones de oxidación-reducción (redox) sobre una superficie catalítica, denominada electrodo. La reacción de oxidación es la pérdida de electrones ( Red ne - + Ox ) y la reducción es la ganancia de electrones ( Ox + ne - Red ). Figura 2. Esquema general del funcionamiento de una celda de combustible. La celda de combustible potencialmente más adecuada es la Celda de Combustible de Membrana intercambiadora de Protones (CCMIP o PEMFC por sus siglas en ingles). Dicha celda (figura 3a) esta constituida básicamente por dos electrodos, un electrodo negativo denominado ánodo donde se realiza la reacción de oxidación del combustible (catalizador 1), un electrodo positivo denominado cátodo en donde se realiza la reacción de reducción de comburente (catalizador 2), y un electrolito sólido que permite el contacto, que en este caso es un polímero conductor de iones hidrónios (H 3 O + ), es decir, la membrana intercambiadora de protones (MIP ó PEM por sus siglas en inglés). Para esta celda, el combustible es hidrógeno (H 2 ) y el comburente es el oxígeno (O 2 ), por esta razón se le denomina CCMIP de H 2 /O 2 ( ó H 2 /O 2 PEMFC ). El problema fundamental de esta celda es 11

18 que usa hidrógeno en su estado elemental, lo cual conlleva a problemas de transportación, contención y distribución, esto ha orillado a buscar combustibles alternos, entre los que destaca el metanol. a) b) Figura 3. Esquema general de una celda de combustible de membrana intercambiadora de protones de: A)H 2 /O 2 y B) CH 3 OH/O 2 El metanol es un combustible que por sus propiedades presenta ventajas sobre el hidrógeno, como son: alta densidad de energía ( 5kWh/l) comparada con ( 2kWh/l) para hidrógeno líquido, bajo costo, fácil de manipular y almacenar, y capacidad para su distribución. Es por esto que el metanol se vislumbra como un combustible adecuado para las celdas de combustible que utilizan membranas electrolíticas poliméricas (figura 3B) y por esta razón se les denominan Celdas de Combustible de Metanol Directo (CCMD ó DMFC por sus siglas en inglés). 2.2 DEFINICIÓN DEL PROBLEMA En la actualidad, el 90% de la demanda mundial de energía es satisfecha por combustibles fósiles (petróleo, gas natural, carbón, etc.). En México contamos sólo con una reserva probada de 25,425 millones de barriles de petróleo ocupando el noveno lugar mundial en reservas de petróleo. Al ritmo de consumo actual, estas reservas sólo durarán para los próximos 14 años. Por lo cual es indispensable 12

19 buscar nuevas fuentes alternas de energía que garanticen el abasto energético y ecológico de las sociedades futuras. Sin embargo México cuenta con recursos naturales altamente rentables como son: energía solar, energía eólica y cuenta con 11,704 Km. de litorales que garantizan enormes suministros de hidrógeno (H 2 ) los cuales no son utilizados adecuadamente. Necesitamos energía limpia para no seguir deteriorando el planeta por la quema de combustibles fósiles, aunado a esto nuestras reservas de combustibles fósiles se están agotando. Si no solucionamos este problema el país caerá en una crisis energética en consecuencia dependeremos de otros países para resolver nuestros problemas energéticos. Por lo que la energía que recibiremos será de un costo muy elevado. Es por esto que se debe apoyar e implementar el diseño y construcción de las celdas de combustible así no sólo resolveremos los problemas de energía si no que también estabilizaremos la economía de México. 2.3 JUSTIFICACIÓN En México estamos entrando en una etapa de disminución de combustibles fósiles, lo cual genera un cambio en la forma de suministro de energía, y por si fuera poco el problema se agrava debido a que la contaminación esta deteriorando el planeta mediante el cambia climático global. La temperatura global en la superficie ha aumentado unos 0,75 grados desde que se generalizaron las mediciones con instrumentos, es decir, desde finales del siglo XIX. La mayor parte del calentamiento, unos 0,5 grados, ha tenido lugar después de Las causas del calentamiento observado se pueden investigar mejor en los últimos 50 años, porque la mayor parte de las perturbaciones se observaron entonces, sobre todo desde que se iniciaron en el decenio de 1970 las medidas de radiación solar, los aerosoles estratosféricos y el ozono mediante satélites. Además, el 70 % del incremento antropogénico de los gases de invernadero se ha producido después de La magnitud más importante es el desequilibrio planetario de energía. Se debe al largo tiempo que tardan los océanos en calentarse. Llegamos a la conclusión de que la tierra está ahora 13

20 desequilibrada, desde el punto de vista de la radiación, entre 0,5 y 1 watt por metro cuadrado: absorbe mucha más radiación de la que emite en forma de calor en el espacio. Aun cuando la composición de la atmósfera no cambiara más, la superficie terrestre seguirá calentándose un poco con el tiempo entre 0,4 y 0,7 grados. Lo que hace que necesitemos energía limpia que sea de bajo costo, esta energía debe ser producida por métodos que no sean contaminantes y que tengan un bajo impacto ambiental. Además de que el material utilizado para la elaboración de estos dispositivos pueda ser reciclable o reutilizable, para no hacer una sobre explotación de los recursos naturales que tenemos, contribuyendo así a la preservación y cuidado del medio ambiente. Figura 4 Figura 5 Figura 4.- Muestra el desequilibrio energético en la tierra, consecuencia del efecto invernadero. Figura 5.- Una corriente de agua procedente de la fusión de nieve se precipita por una grieta abierta en la capa de hielo en Groenlandia. 14

21 2.4 OBJETIVOS Diseño y construcción de celdas de combustible tipo PEM OBJETIVO GENERAL Diseñar y construir celdas de combustible de membrana Intercambiadora de protones (PEMFC) de hidrógeno y de metanol que generen electricidad y tengan aplicación para suministrar la potencia necesaria en sistemas microelectrónicos como son: (laptop, teléfonos celulares, etc.) OBJETIVOS PARTICULARES Diseñar y elaborar elementos constituyentes de PEMFC como son platos colectores de grafito y aluminio Armado de un stack para celda de combustible de voltaje nominal de 3 volts y potencia menor a 20 Watts Evaluación del stack mediante descargas de corriente Diseño y construcción de hidrolizador alcalino como fuente suministradora de H METAS Desarrollar una celda de combustible que permita el funcionamiento de dispositivos microeletrónicos Diseñar y construir platos colectores de grafito y aluminio que garanticen el buen funcionamiento y manejo de la celda de combustible Armar un stack para celda de combustible de voltaje nominal de 3 volts 15

22 Evaluación del stack para observar su rendimiento y desempeño a diferentes condiciones de trabajo Diseñar y construir un hidrolizador alcalino que funcione con una celda solar para la producción H 2 para una celda de combustible PRODUCTOS ENTREGABLES Prototipos de PEMFC de hidrógeno y metanol de 1,2, y 3 volts. Prototipo de hidrolizador alcalino para la generación de hidrógeno. La investigación desarrollada fortalece la línea estratégica de celdas de combustible del CIDETEQ, estos resultados son incorporados al proyecto CONACYT-SEMARNAT con número de folio interno

23 CAPITULO 3 MARCO TEÓRICO 17

24 3.1.1 FUENTES ALTERNAS DE ENERGÍA Por lo que queda claro que una búsqueda de fuentes y tecnologías alternas de energía debe ser una de las prioridades mundiales en los próximos años y décadas. Las razones se resumen a continuación: La producción de petróleo será en el futuro cada vez más escasa a escala mundial, dejando a pocos países ricos en este bien, como los únicos productores, lo que podría repercutir en el precio de este. La producción de dióxido de carbono y otros gases está llevando al calentamiento global, lo que podría llevar a catastróficas consecuencias. La combustión de combustible fósil produce una cantidad de gases tóxicos para la salud. Por lo que se vislumbran tres fuentes alternas de energía: la eólica, la solar y la de hidrógeno. Eólica Solar Hidrogeno ENERGÍA EÓLICA Si algo tan limpio como el viento puede generar energía, por qué no utilizarlo?. Entusiastas en todo el mundo consideran que el viento es una alternativa perfecta a los combustibles fósiles y la energía nuclear: seguro, infinito y gratuito. "Esta es una de las formas más económicas de reducir la emisión de gases de invernadero", dice Christian Kjaer, de la Asociación Europea de Energía de Viento, con base en Bruselas. Pero no todos 18

25 aprueban la idea. "Me parece increíble que organizaciones que se llaman a sí mismas 'verdes' o 'Amigos de la Tierra', puedan contemplar la destrucción de nuestras colinas con estas instalaciones industriales", dice el ex secretario de prensa de Margaret Thatcher, sir Bernard Ingham, un partidario de la energía nuclear. Incluso los ambientalistas admiten tener algunas dudas. "La industria del viento es tan capaz de una insensibilidad ecológica como cualquier otra", dice Roger Higman, que organiza campañas para Amigos de la Tierra. Con todo, algunos amantes de la naturaleza odian la energía de viento. Las turbinas parecen tener una irresistible y fatal atracción para las aves, aunque nadie sabe exactamente por qué. Y los sitios más adecuados para las plantas de viento son colinas que, hasta ahora, fueron vírgenes. Esos problemas son una razón para que la industria esté haciendo experimentos en instalaciones mar adentro. Pero los banqueros no se están dejando llevar demasiado por el entusiasmo. Construir una planta en el mar cuesta hasta un 40 por ciento más que en la tierra. "Mar adentro es un lujo", dice Per Krogsgaard de la compañía consultora danesa BTM. "Y lo seguirá siendo durante mucho tiempo". Todo esto crea una interrogante: puede la industria del viento resultar más barata que sus competidoras? La respuesta parece fácil. Después de todo, el combustible es gratuito. El mayor costo es implementar las turbinas. Aún así, el costo es excesivo para competir con los combustibles fósiles. "Todavía es más barato añadir carbón a una estación de energía existente, que construir una planta de viento", admite Kjaer. 19

26 3.1.3 ENERGÍA SOLAR Diseño y construcción de celdas de combustible tipo PEM Las primeras plantas comerciales de energía solar ya funcionan, el precio no es competitivo aún, pero esa meta se acerca. La mayoría de la gente piensa en la energía solar como un panel plano en cada techo de las casas de su barrio. Pero los paneles fotovoltaicos que convierten la luz solar en electricidad, tienen limitaciones. Funcionan bien sólo cuando hace mucho sol, incluso en los días más soleados, los paneles no son muy apropiados para las ciudades, donde el espacio de los techos es limitado. Varias plantas piloto han estado operando en California, algunas de ellas durante décadas, pero hasta ahora no han tenido suficiente volumen para bajar los costos hasta niveles competitivos. El próximo gran invento los sistemas de parabólicas ya está funcionando. El bloque de edificios de una planta de este tipo es un espejo con forma de parabólica para satélites, que refleja la luz solar en un pequeño generador suspendido frente a ella. El calor impulsa una turbina. Los proyectos de demostración de los sistemas parabólicos están previstos para salir más tarde este año, tanto en Arizona como en Sudáfrica. En teoría, una configuración parabólica produciría más energía por hectárea que otras plantas de concentración de energía solar si es que los ingenieros logran encontrar una buena manera de conectar tantas parabólicas unas a otras. El Banco Mundial ha financiado proyectos valorados en 50 millones de dólares para plantas híbridas que usan energía solar y gas natural en Egipto, India, México y Marruecos. Lo que en realidad daría a las plantas de energía solar un gran impulso es un incremento en los precios del petróleo y del gas, y una escasez de combustibles fósiles. Error! 20

27 3.1.4 HIDRÓGENO COMBUSTIBLE DEL FUTURO Sin duda alguna el hidrógeno es una de los combustibles más atractivos para las celdas de combustible, ya que presenta una excelente reactividad electroquímica, así como niveles de densidad de potencia en los sistemas hidrógeno / aire para los automóviles eléctricos, además de que presenta cero emisiones. La historia en el uso de energía, muestra una tendencia en la disminución del uso de combustibles con carbón (figura 1.1). Las propiedades físicas y químicas del hidrógeno son: Es el átomo más pequeño Tiene una alta difusividad (se mezcla rápidamente con el aire), por lo que no se quema en condiciones externas (es decir, solamente en condiciones cerradas y controladas). Tiene un gran nivel de ignición (comparado con otros combustibles), por lo que es el que hace combustión con más facilidad con el oxígeno. Lo cual es bueno desde el punto de vista de la eficiencia, pero lo convierte en el gas más peligroso (pero por falta de información). Tiene una baja radiación de infrarrojos en caso de incendio ya que no contiene carbono, por lo que es más seguro que otros combustibles. Es el combustible más ligero que hay, por esa razón tiene una aplicación espacial. No es tóxico 21

28 Figura 1.1. Tendencia en el uso de energía: la relación hidrógeno / carbón incrementa al usar combustibles con menor contenido en carbón. Aunque el hidrógeno es uno de los elementos más abundantes en el universo, existe el inconveniente de que no se encuentra en estado puro sino en combinación con otros elementos como el agua (H 2 O) o combustibles fósiles como el gas natural (CH 4 ). Por lo que el hidrógeno debe ser extraído de estos compuestos. La producción mundial del hidrógeno se estima en unos 20 millones de toneladas anuales. La mayoría del hidrógeno de obtiene a partir del reformado con vapor de hidrocarburos (gas natural o destilados ligeros), y representa alrededor de las tres cuartas partes de la producción total de hidrógeno. 22

29 El proceso se basa en la reacción de vapor de agua y metano a alta temperatura sobre un catalizador, de acuerdo a la siguiente reacción: CH 4 + 2H 2 O 4H 2 O + CO 2 Cuando no se tiene el gas natural, se puede utilizar la gasificación del carbón, en donde el hidrógeno es obtenido a partir de las partículas de agua al reaccionar a elevadas temperatura sobre el carbono. Otra forma de producir hidrógeno es mediante la energía nuclear y la biomasa. También puede ser producido por la electrólisis del agua (reacción inversa de una celda de combustible). La corriente utilizada para este proceso puede ser obtenida a partir de la energía solar, métodos fotobiológicos o fotoquímicos. 2H 2 O 2H 2 + O 2 Si el hidrógeno fuera económico y disponible, reduciría la complejidad y costo de los vehículos de celdas de combustible. La economía del hidrógeno es un sistema basado en el almacenamiento, distribución y utilización del hidrógeno como energía. Bragi Arnason, profesor de química en Islandia, propone crear una sociedad sin combustibles fósiles, es decir, la primera economía del hidrógeno. Entre los expertos que consideran que el hidrógeno será el probable reemplazo del petróleo cuando los pozos se sequen están los petroleros del gobierno de Bush y los futuristas de General Motors y Ford. Actualmente, el plan de Islandia cuenta con el apoyo de DaimIer ChrysIer, Shell y la Unión Europea, que planean gastar decenas de millones de euros para crear el primer laboratorio experimental social para estudiar una economía de hidrógeno. 23

30 Si todo funciona según los planes, esta demostración se expandirá a automóviles y barcos de pesca en el 2005, y a todos los vehículos dentro de 30 a 40 años. Es probable que otras naciones sigan el ejemplo. El trabajo de Arnason empezó a tomarse en serio en la década de 1990, cuando las compañías fabricantes de autos y las petroleras vislumbraron la posibilidad de que el hidrógeno fuera "el próximo petróleo". La primera gran oportunidad llegó en 1992, cuando Ballard Power Systems, de Vancouver, Canadá, mostró el primer ómnibus activado con hidrógeno el precursor de los modelos que se verán en las calles de Reykjavik. La Unión Europea planea seguir con proyectos similares de ómnibus en Gran Bretaña, Alemania, España y otras cuatro naciones. Pero existe un gran problema el querer utilizar el hidrógeno como combustible, su almacenamiento en un automóvil. Por lo que se está pensando en utilizar procesadores de combustible a bordo para convertir un hidrocarburo en combustible, como metanol o gasolina. Actualmente se está utilizando vapor de metanol reformado para obtener hidrógeno, pero la oxidación parcial de gasolina a hidrógeno es también atractiva debido a la gran infraestructura de gasolina que existe en la mayoría de países. Un problema, es que el hidrógeno es considerado poco seguro, sin embargo todos los combustibles son peligrosos, tanto como la gasolina utilizada en los autos de combustión interna. Sólo hace falta un apropiado diseño, educación y un sentido común para disminuir el riesgo de una situación potencialmente explosiva. 24

31 3.1.5 TIPOS DE CELDAS DE COMBUSTIBLE Y SUS PRINCIPALES DIFERENCIAS Las celdas de combustible son en realidad una familia de tecnologías que usan diferentes electrólitos y que operan a diferentes temperaturas. Por ello se puede hablar de celdas de combustible de alta temperatura, las cuales operan a temperaturas mayores a 200oC y las de baja temperatura, cuya operación puede llegar sólo hasta los 200oC. Una diferencia derivada de la temperatura de operación es el empleo de diferentes materiales, principalmente electrólitos ya que a temperaturas elevadas deben ser utilizados electrólitos no acuosos. La clasificación de alta y baja temperatura es quizá la más adecuada, debido a las aplicaciones que unas y otras celdas tienen. En general, las celdas de combustible de alta temperatura tienen como objetivo principal la generación de energía eléctrica para una potencia mayor a 1 MW, mientras que las de baja temperatura se están diseñando para salidas menores a 1 MW. La razón principal por la que las celdas de combustible de alta temperatura están diseñadas para aplicaciones de generación de alta potencia es su mayor eficiencia, comparada con las de baja temperatura. Ello se debe parcialmente a que las reacciones de oxidación y de reducción no requieren de materiales electrocatalizadores, ya que ocurren con mayor facilidad. Los electrocatalizadores son necesarios cuando las reacciones ocurren a baja temperatura y generalmente son materiales costosos basados en metales nobles como el platino. Por otra parte, la generación de vapor de alta temperatura con suficiente energía calorífica en las celdas de alta temperatura favorece la cogeneración mediante el empleo, por ejemplo, de turbinas de gas, ciclos convencionales de vapor o ambos, incrementando así la eficiencia. En la actualidad, el estado de la tecnología de las diferentes celdas de combustible puede describirse en el cuadro 1, el cual muestra algunas características de las celdas y las temperaturas a las cuales operan. Ácido fosfórico (PAFCs). Este es el tipo de celda de combustible más desarrollado a nivel comercial y ya se encuentra en uso en aplicaciones tan diversas como clínicas y hospitales, hoteles, edificios de oficinas, escuelas, plantas eléctricas y una terminal aeroportuaria. Las Celdas de Combustible de ácido fosfórico generan electricidad a más del 40% de eficiencia y cerca del 85% si el vapor que ésta produce es empleado en cogeneración comparado 25

32 con el 30% de la más eficiente máquina de combustión interna. Las temperaturas de operación se encuentran en el rango de los 400F. Este tipo de celdas pueden ser usadas en vehículos grandes tales como autobuses y locomotoras. Polímero Sólido ó Membrana de Intercambio Protónico (PEM). Estas celdas operan a relativamente bajas temperaturas (unos 200F), tienen una densidad de potencia alta, pueden variar su salida rápidamente para satisfacer cambios en la demanda de potencia y son adecuadas para aplicaciones donde se requiere una demanda inicial rápida, tal como en el caso de automóviles. De acuerdo con el Departamento de Energía de los Estados Unidos, "son los principales candidatos para vehículos ligeros, edificios, y potencialmente para otras aplicaciones mucho más pequeñas como el reemplazamiento de baterías recargables en vídeo cámaras". Carbonato Fundido (MCFCs). Las Celdas de Combustible de Carbonato Fundido prometen altas eficiencias combustible-electricidad y la habilidad para consumir combustibles base carbón. Esta celda opera a temperaturas del orden de los 1,200F. La primera pila de carbonato fundido a gran escala ha sido ya probada y algunas unidades para demostración están siendo terminadas para su prueba en California en Óxido Sólido (SOFCs). Otra Celda de Combustible altamente prometedora, la Celda de Combustible de Óxido Sólido, podría ser usada en aplicaciones grandes de alta potencia incluyendo estaciones de generación de energía eléctrica a gran escala e industrial. Algunas organizaciones que desarrollan este tipo de celdas de combustible también prevén el uso de estas en vehículos motores. Una prueba de 100kW está siendo terminada en Europa mientras que dos pequeñas unidades de 25kW se encuentran ya en línea en Japón. Un sistema de Óxido Sólido normalmente utiliza un material duro cerámico en lugar de un electrolito líquido permitiendo que la temperatura de operación alcance los 1,800 grados F. Las eficiencias de generación de potencia pueden alcanzar un 60%. Un tipo de Celda de Combustible de Óxido Sólido utiliza un arreglo de tubos de un metro de longitud mientras que otras variaciones incluyen un disco comprimido semejando la parte superior de una lata de sopa. 26

33 Alcalinas. Utilizadas desde hace mucho tiempo por la NASA en misiones espaciales, este tipo de celdas pueden alcanzar eficiencias de generación eléctrica de hasta 70%. Estas celdas utilizan hidróxido de potasio como electrolito. Hasta hace poco tiempo eran demasiado costosas para aplicaciones comerciales pero varias compañías están examinando formas de reducir estos costos y mejorar la flexibilidad en su operación. Otras Celdas de Combustible. Nuevos miembros de la familia de Celdas de Combustible, tales como las de Metanol Directo, pueden surgir como resultado del presente trabajo llevado a cabo en laboratorios privados y gubernamentales CELDAS DE COMBUSTIBLE En la búsqueda de nuevas tecnologías como alternativas, para la generación de energía que sea renovable, los grupos especializados en electroquímica han puesto sus ojos en algo que promete ser la clave en los próximos años: las celdas de combustible. La primera Celda de Combustible fue construida en 1839 por Sir William Grove, un juez galés y honorable científico, desarrolló los primeros prototipos de laboratorio de lo que él llamaba "batería de gas" y hoy conocemos como "celda de combustible" (en 1839 realizó sus primeros experimentos y en 1845 la demostración definitiva de su sistema) figura 1.2 Figura 1.2 muestra ala izquierda a Sir William Grove a la derecha primera celda de combustible. 27

34 El verdadero interés en celdas de combustible, como un generador práctico, no vino sino hasta comienzos de los años 1960 s cuando el programa espacial de los Estados Unidos seleccionó las celdas de combustible en lugar del riesgoso generador nuclear y de la costosa energía solar. Fueron celdas de combustible las que proporcionaron electricidad y agua a las naves espaciales Gemini y Apollo figura 1.3. Figura 1.3 muestra la celda de combustible utilizada por la NASA Hoy en día, la aplicación espacial ya no es la única de tipo práctico, puesto que las celdas de combustible están atravesando por un gran momento, al haber alcanzado una etapa tecnológica que les permite estar en posición de competir cada día más con las tecnologías convencionales de generación eléctrica, ofreciendo enormes ventajas sobre ellas PERO QUE ES UNA CELDA DE COMBUSTIBLE? Una celda de combustible es un dispositivo electroquímico que transforma la energía química contenida en un combustible en energía eléctrica mediante reacciones de oxidoreducción con un comburente (oxigeno). Generando una corriente eléctrica con gran eficiencia y, como productos secundarios agua y calor. La celda de combustible tiene una 28

35 eficiencia de energía del 85 % a temperatura ambiente, en comparación con una maquina de combustión interna operando a su mayor eficiencia teórica de Carnot del 85 %, tendría que ser calentada a 975 C para alcanzar la misma eficiencia de conversión de energía. Se piensa que la tecnología de celdas de combustible desempeñará un papel primordial en un nuevo renacimiento tecnológico, así como el motor de combustión interna que revolucionó la vida al principio del siglo XX. Pero hay mucho trabajo que hacer para perfeccionar las celdas de combustible. Hay que recordar que la gasolina (del motor de combustión interna) tiene casi 120 años y todavía se está mejorando. Recientemente se ha desarrollado un creciente interés en las celdas de combustible, y en sus aplicaciones en la generación de energía estacionaria y en el área automovilística. Figura Muestra el esquema de funcionamiento de una celda de combustible. Figura

36 3.1.8 PARTES DE UNA CELDA DE COMBUSTIBLE TIPO PEM Una celda de combustible está formada por: un ánodo, donde ocurre la reacción de oxidación del combustible, un cátodo, donde ocurre la reacción de reducción del comburente, un electrolito sólido que sirve de contacto entre el cátodo y el ánodo, difusores, para una mejor distribución del combustible y del comburente. El conjunto de estas cuatro partes es conocido como ensamble membrana-electrodo (figura 1.5), corazón de una celda de combustible. También esta constituida por platos colectores los cuales poseen canales de flujo para la conducción de los gases, y que también actúan como colectores de corriente que generan la electricidad. Su funcionamiento es muy simple. Si el combustible es hidrógeno y el comburente oxígeno, los gases son inyectados en la celda de combustible mediante los canales de flujo. El hidrógeno al llegar al ánodo, es oxidado produciéndose electrones y protones (iones hidronio), estos últimos atraviesan el electrolito sólido hacia el cátodo, pero los electrones al no poder atravesar el electrolito sólido salen por los colectores de corriente hacia el cátodo generando la corriente eléctrica, en donde reaccionan con el oxígeno y los protones para producir agua y calor como únicos productos. La reacción global que ocurre en una celda de combustible es la siguiente Ánodo 2H2 4H+ + 4e- E 0 V vs ENH Cátodo O2 + 4H+ + 4e- 2H2O E 1.22 V vs ENH Reacción 2 H 2 + O2 2 H2O E 1.22 V vs ENH global G = KJ/mol H = KJ/mol El voltaje de una sola celda de combustible es aproximadamente V, pero pueden apilarse en serie para aumentar el voltaje de acuerdo al número de celdas apiladas. 30

37 Figura 1.5. Ensamble Membrana-Electrodo 31

38 3.1.9 FUNCIONAMIENTO Diseño y construcción de celdas de combustible tipo PEM El funcionamiento de una celda de combustible consiste básicamente en la oxidación del hidrógeno en agua, generando energía eléctrica y calor directamente, sin pasar por generadores u otros artefactos. Toda celda de combustible está compuesta por un ánodo, un cátodo y electrolitos. Sin embargo, siendo la oxidación del hidrógeno igual para todos los tipos de celdas de combustible, los materiales usados en éstas son muy variados. La reacción producida da lugar a la formación de electricidad, calor y agua. Esto se logra alimentando el hidrógeno en el ánodo de la celda y el oxígeno en el cátodo, los cuales están separados por una membrana electrolítica. La reacción se produce dentro de la celda misma. La producción de agua toma lugar en distintas partes de la celda dependiendo del electrolito utilizado. El hidrógeno fluye hacia el ánodo de la celda, donde una cubierta de platino ayuda a quitar los electrones a los átomos de hidrógeno dejándolo ionizado, o sea, en forma de protones (H+). La membrana electrolítica permite el paso sólo de los protones hacia el cátodo. Debido a que los electrones no pueden pasar a través de la membrana, se ven forzados a salir del ánodo por un circuito externo como forma de corriente eléctrica, ésta es la corriente eléctrica que se utiliza para hacer funcionar los artefactos. Luego, a medida que el cátodo deja fluir a través de él al oxígeno, éste se combina con los protones y los electrones anteriormente citados para formar agua. Como esta reacción naturalmente está desplazada hacia la formación de agua, cuando se produce, se libera energía en forma de calor. Esta una reacción positiva y por lo tanto exotérmica. El proceso químico que se lleva a cabo es el siguiente: Ánodo: 2H2 4H+ + 4e- Cátodo: 4e- + 4H+ + O2 2H2O Reacción completa: 2H2 + O2 2H2O 32

39 Esta operación se puede hacer de manera continua si los suministros de componentes se hacen en forma constante y a un régimen de flujo estable. En este tipo de operación, al hacerse en forma isotérmica, las limitaciones termodinámica para el rendimiento no existen (Ciclo de Carnot) REACCIÓN DE REDUCCIÓN DE OXÍGENO (RRO) Los procesos físicos y electroquímicos que ocurren en cada electrodo son bastante complejos. Las reacciones entre el hidrógeno y oxígeno molecular son favorecidas termodinámicamente, pero ésta condición no basta para que pueda ocurrir una reacción de cualquier tipo. El factor limitante es el cinético, ya que éste nos dice qué tan rápido puede ocurrir una reacción. En las celdas de combustible tipo PEM, el platino es el mejor electrocatilzador que se conoce. En las celdas de combustible de membrana intercambiadora de protones (PEMFC), la cinética la impone el cátodo, es decir la RRO. En el cátodo, los electrones provenientes del ánodo reaccionan con el oxígeno molecular (que también han difundido hacia las partículas de platino) y con los protones que han difundido a través del electrolito sólido, formando agua como único producto. La velocidad para el proceso de reducción del oxígeno al electrodo es bastante lenta, aún con el mejor catalizador que es el platino, produciéndose una pérdida significante en el desempeño de la celda de combustible. Por lo que, es el cátodo quien limita el funcionamiento de la celda de combustible. Por consiguiente la reducción catódica de O 2 es la que ha dado mayores problemas desde el punto de vista tecnológico principalmente porque ocurre a altos sobre potenciales para obtener densidades de corriente aceptables. 33

40 Además de que debe producirse por transferencia multielectrónica (4 electrones) para dar agua. La reducción de oxígeno es una reacción de transferencia multielectrónica y han sido propuestos varios mecanismos de reducción en electrolitos acuosos. Un modelo simple propuesto por Damjanovic et al, involucra unos caminos en serie y en paralelo en medio ácido, y esta dado por el esquema 1.1. k 1 (4 e - ) k 2 (2 e - ) k 3 (2 e - ) O2,b O 2,a H2O2 H2O H 2 O 2,b Esquema 1.1. Modelo de Damjanovic para la reducción de oxígeno en medio ácido. Este modelo propone que el oxígeno puede ser reducido directamente a agua con una constante de velocidad k 1, sin desorción de intermediarios o vía peróxido de hidrógeno k 2. El peróxido de hidrógeno puede ser reducido a agua con una constante de velocidad k 3. Por lo que de acuerdo al mecanismo anterior, si el electrocatalizador lleva acabo la RRO por un proceso vía dos electrones, es decir, mediante la producción de peróxido de hidrógeno, su desempeño disminuiría. Debido a que el voltaje no sería el mismo (0.68 V/ENH). La reducción del oxígeno vía cuatro electrones, la cual involucra la ruptura del enlace O-O y la formación de cuatro enlaces O-H, requiere del uso de electrocatalizadores para obtener una velocidad útil para la reacción en el cátodo. El desarrollo de electrocatalizadores que sean más activos que el platino para la RRO ha sido sujeto de una extensiva investigación desde hace varias décadas. 34

41 Para lograr este objetivo se ha tenido que recurrir a calcogenuros de metales de transición (Rh, Pd, Ir, Ru, Os, W, Co, Mo), óxidos de metales de transición (Ni-Co-O) incorporados en una matriz polipirrol, así como aleaciones entre ellos (Mo-Ru-Se,) y aleaciones con otros metales como el Pb, Fe (con el fin de abaratar precios). Actualmente en nuestro laboratorio de trabajo se están estudiando los carburos de metales de transición como electrocatalizadores para la RRO. Uno de los retos en electrocatálisis involucra la reducción y evolución de O 2 a temperaturas bajas y moderadas, en solución acuosa. A pesar de que se ha intentado durante más de un siglo encontrar un catalizador efectivo como electrodo para este sistema, se siguen utilizando catalizadores de platino. Parthasarath et. al. indican que la etapa cinética determinante de la reacción de reducción de oxígeno es la transferencia de carga de 1 electrón. El mecanismo más aceptado, aunque no rigurosamente demostrado, es el siguiente: O 2,ads + H + + e - (O 2 H)ads Otro de los principales problemas en utilizar el platino, es que es muy caro. Por lo que los bajos niveles de platino es un esfuerzo continuo. Una forma de lograr esto, es utilizando capas del electrocatalizador con una gran área superficial. Una forma de lograr esto, es utilizando platino con un tamaño de partícula de aproximadamente 2nm de diámetro. La superficie total es muy grande cuando la masa total de platino es muy pequeña. Por lo que cada electrodo, consiste de carbono poroso en el que pequeñas partículas de Pt están enlazadas. De esta manera el electrodo queda algo poroso, y así los gases se difunden a través de cada electrodo para alcanzar las partículas de platino y llevar acabo las reacciones electroquímicas correspondientes (figura 1.5). 35

42 Los átomos de carbono además de actuar como soporte de las partículas de platino, también actúan como conductores electrónicos, es decir, dirigen los electrones para que puedan moverse libremente a través del electrodo. Esta alta dispersión del electrocatalizador es una de las llaves importantes para generar un flujo de electrones significante, es decir, la corriente en una celda de combustible VENTAJAS DE LAS CELDAS DE COMBUSTIBLE TIPO PEM Tolerante al CO 2 Baja temperatura de operación Puede obtenerse densidades de corriente elevadas Es dos o tres veces más eficiente que un motor de combustión interna, debido a que la generación de energía eléctrica es directa. El no tener partes en movimiento la hace más silenciosa. Sus únicos productos son electricidad, agua y calor. En una celda de combustible los reactivos se almacenan externamente. Es una estrategia tecnológica importante para mitigar el cambio del clima Con su uso habría una disminución de gases de efecto invernadero de hasta un 50%. Disminución en el uso de combustibles basados en carbono, lo cual empezará a crear aire más limpio y una seguridad de energía nacional más fuerte. No usa la combustión como mecanismo de generación de energía, lo que la hace prácticamente libre de contaminación DESVENTAJAS DE LAS CELDAS DE COMBUSTIBLE TIPO PEM Su mejor desempeño se logra utilizando al platino como electrocatalizador El combustible no puede contener CO. El manejo del agua producida dentro de la celda es algo complicado. 36

43 Son de alto costo debido a las membranas de Nafión y el uso de electrocatalizadores de platino y otros metales nobles. Son 10 veces más caros que un motor de combustión interna FUTURO DE LAS CELDAS DE COMBUSTIBLE Las tiendas, las pequeñas empresas, los hoteles, los bloques de apartamentos e incluso fábricas podrían obtener electricidad del mismo modo: con celdas de combustible que suministren entre cinco y quinientos kilowatt. Una subsidiaria de United Technologies lleva casi diez años ofreciendo celdas de combustible de hasta 200 kilowatt, de las que ha vendido unas 170 unidades, muchas de ellas utilizadas para la generación de calor y energía eléctrica en locales industriales o como reserva de potencia. Un inconveniente es la limitación de la vida útil; hasta ahora no ha habido celda de combustible comercial que dure más de diez años en servicio, mientras que las empresas exigen que sus generadores funcionen bien durante más de veinte años. En medios industriales se estima que las ventas de celdas de combustible en los Estados Unidos para viviendas y pequeñas empresas podrían totalizar millones de dólares (7,5 billones de pesetas) por año hacia Por lo que se espera que el sector de utilidad sea un área temprana donde las celdas de combustible se mercantilizarán ampliamente. Lo importante de esta tecnología es que puede mejorar la eficiencia en la producción de energía hasta un 60%, además de que se reducirían considerablemente las emisiones ambientales CELDAS DE COMBUSTIBLE EN EL TRANSPORTE Qué es lo que está ocurriendo en el mundo? Las Celdas de Combustible podrían reemplazar a los motores de combustión interna en automóviles, autobuses, camiones y aún embarcaciones y locomotoras. Autobuses y autos trabajando con celdas de combustibles se encuentran ya funcionando y más aún están en camino de hacer lo mismo. 37

44 Las Celdas de Combustible podrían dar la potencia del superauto del mañana más limpios, silenciosos y más eficientes que los autos a gasolina y con un mayor rango y menores tiempos de recarga de combustible que los autos eléctricos movidos por baterías. Los beneficios serían extraordinarios en términos de seguridad de energía, aire limpio y la creación de cientos de miles de empleos. Cientos de compañías en todo el mundo están trabajando en celdas de combustible. Las bases son fuertes. El país que desarrolle tecnología para Celdas de Combustible tendrá la llave para la siguiente generación de producción de energía. ESTADOS UNIDOS Y CANADÁ. Los "tres grandes" fabricantes de autos junto con otras pequeñas compañías independientes están trabajando en Celdas de Combustible. Chrysler Chrysler ha contratado a Delphi Automotive Systems para desarrollar un sistema para automóviles a base de celda de combustible. Delphi ha puesto una orden de compra por $4 millones de USA dólares con Ballard Power Systems para las celdas de combustible que se usarán en el sistema. A principios de 1997, Chrysler reveló un modelo a escala real de un vehículo movido a base de un sistema de celdas de combustible que podría emplear gasolina. El sistema de las celdas de combustible emplea un reformador del combustible, desarrollado por Arthur D. Little Inc., el cual convierte gasolina y otros combustibles líquidos en hidrógeno "a bordo". Chrysler está también trabajando con la industria del petróleo. Chrysler expresó la intención de tener un auto trabajando para 1999 y realizar su comercialización en autos medianos para Ford Motor Corporation. Ford ha establecido su programa P2000 para producir un sedán familiar ligero altamente avanzado. El concepto del automóvil P2000 actuará como plataforma para varios sistemas motores avanzados incluyendo celdas de combustible. Ford ha trabajado con Ballard, 38