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Jornada de presentación

04/02/2020

E-LIG-EENE2015-70417-P

Nuevo concepto de generación portátil de energía basado en hidrógeno y pila de combustible ultraligera y de alta densidad de potencia.

Paloma Ferreira

Grupo de Pilas de Combustible

E-LIG-E: El origen

Grupo de Pilas de Combustible del CIEMAT

Colector anódico y placa de

distribución de gas perforada

Película hidrofílica densa para la permeación selectiva de agua

Placa anódica secante y de

sellado

E-LIG-E: El origen

1.- Cátodo alimentado por convección natural del aire

2.- Ánodo con auto-regulación de humedad: operación en modo de ánodo cerrado y sin purga.

Novedad de la patente:

Diseño de celda de pila de combustible tipo PEM completamente pasiva.

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E-LIG-E: La idea

Desarrollar sistemas de energía eléctrica portátil en el rango de 1W a 100W de potencia basados en este tipo de celda como alternativa a las baterías.

E-LIG-E: estado del arteEnergía eléctrica portátil con pila de combustible en el rango de 1W a 300W de potencia.

(A) Toshiba Dynario ;Toshiba (2009), 2.5 W - Metanol(B) Mobion; MTI MicroFuel Cells (2009) - Metanol(C) Jenny 600S (25 W) from SFC (2009) - Metanol(D) XX25 (25 W) and XX55 (50 W) – Reformado de Metanol; UltraCell (2008)

Metanol

Hidrógeno

(a) PowerTrekk ; MyFC (2012), (b) Mini Pak; Horizon Fuel Cells, (c) Upp; Intelligent Energy, (d) FC-Cube from Aquafairy (2010), (e) JAQ from MyFC (2015)(f) JAQ Hybrid MyFC (2017).

E-LIG-E: retos• Simplificación del sistema• Miniaturización• Mejora de eficiencia

2000-2015 2020-…

MFD 3000 Hydrogen Fuel Cell Concept Drone: Watts Innovations & Intelligent Energy

E-LIG-E: El proyecto

¿Qué es lo que plantea?Demostración del uso de energía eléctrica portátil en el rango de 1W a 100W de potencia, basada en una pila de combustible e hidrógeno almacenado.

Estudio completo de análisis de ciclo de vida y de impacto socio-económico: viabilidad de la fabricación y comercialización inicial en el marco de la competencia con tecnologías actualmente disponibles para producción de electricidad portátil.

Desarrollo de una pila polimérica (tipo PEM) con un nuevo concepto de celda. ES 2466590 A1: pila completamente pasiva.

Integración de la pila desarrollada en aplicaciones portátiles que servirán como demostradores del funcionamiento de la pila.

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E-LIG-E: Un equipo multidisciplinar

Unidad de Pilas de Combustible PEMFC

Unidad de Microscopía y Análisis de Superficies

Unidad de Electrónica

Unidad de Análisis Energéticos

E-LIG-E: Un equipo multidisciplinar

Unidad de Pilas de Combustible PEMFC

Alba María Fernández SotilloJulio José Conde LópezMª Antonia Folgado MartínezAntonio Martínez ChaparroMª Paloma Ferreira Aparicio

José Luis Serrano Marcos David de Rafael Valdivia Norbert WeberSantiago Santamaría Pedro Adolfo Pérez Guizado Jorge Gómez OlivaresMarco Antonio Galarza Díaz Belén Monclús Fumanal

Con la colaboración de:

E-LIG-E: Un equipo multidisciplinar

Unidad de Microscopía y Análisis de Superficies

Gonzalo de DiegoSusana Merino César Augusto Mafiotte Carlos Navarro

Con la colaboración de:

Unidad de Electrónica

Antonio Molinero VelaJosé Miguel Barcala RiveiraJuan Carlos Oller GonzálezJosé Javier Chércoles Catalán

E-LIG-E: Un equipo multidisciplinar

Unidad de Análisis Energéticos

Daniel GarraínSantacruz BanalocheCristina de la RúaNatalia CaldésYolanda Lechón

Silvia Cabello Israel Herrera

Con la colaboración de:

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E-LIG-E: Las tareas

Tarea 1. Desarrollo y estudio de componentes.Participantes: Pilas de Combustible; Microscopía y Análisis de Superficies

Tarea 2. Ensayos de funcionamiento de los componentes desarrolladosParticipantes: Pilas de Combustible

Tarea 3. Diseño y montaje de pila multicelda plana (“stack”)Participantes: Pilas de Combustible P

EMFC

/M

E&A

S

Tarea 4. Diseño y ensayo de aplicación portátil Participantes: Electrónica; Pilas de Combustible

Ele

ctr.

Tarea 5. Análisis integral del impacto una pila de combustible como generador portátil de energía.Participantes: Análisis de Sistemas Energéticos ; Pilas de Combustible

ASE

E-LIG-E: Su desarrollo

2016 2017 2018 2019

PROYECTO DE I+D, DEL PROGRAMA ESTATAL DE FOMENTO DE LA INVESTIGACIÓN CIENTÍFICA Y TÉCNICA DE EXCELENCIA,SUBPROGRAMA ESTATAL DE GENERACIÓN DEL CONOCIMIENTO

Equipo investigador: 2 IPs, 4 investigadores de plantilla y 3 doctoresEquipo de trabajo: 4 titulados superiores (2016)

Monocelda Pila (“stack”) Sistema de control Aplicaciones ACV

E-LIG-E: Actividades, desarrollos y logrosDiseño de la celda de combustible – evolución y mejora

Desarrollo, ensayo, análisis y mejora de componentes internos y externos de celda

Desarrollo de pila de combustible “Stack” plano: ensayo, control.

Selección de aplicaciones de demostración para la integración

Análisis de sostenibilidad

E-LIG-E: Novedades de la investigación

Aplicación de la técnica de electropulverización a la tecnología de pilas de combustible

Propiedad de interés: superhidrofobicidad

Nueva línea de aplicación:

Formación de recubrimientossuperhidrófobos y protectores sobre metales.

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E-LIG-E: Novedades de la investigación

Aplicación de la técnica de electropulverización a la tecnología de pilas de combustible

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Mejora en la gestión del agua y los fenómenos de transporte en celdas con películas generadas por electropulverización

E-LIG-E: Novedades de la investigación

La aplicación de grafeno en los componentes de pilas de combustible:

Recubrimiento protector contra la corrosión sobre metales aplicado a colectores de corriente

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Desarrollo de membranas de permeabilidad selectiva

E-LIG-E: Novedades de la investigación

Caracterización y análisis post-mortem de los ensamblajes membrana-electrodo.Desarrollo de técnicas a medida para la preparación de cortes transversales.

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E-LIG-E: Novedades de la investigación

Desarrollo de aplicaciones portátiles como bancos de ensayo para el funcionamiento y modo de operación de las pilas.

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E-LIG-E: Novedades de la investigación

6Utilización de la fabricación aditiva para reducir el peso y el coste de las celdas.

Celdas PEM impresas en 3D.

Ensayos con polímeros termoplásticos y resinas de diferentes propiedades (termocrómicos, elásticos, conductores…)

E-LIG-E: Novedades de la investigación

7Desarrollo de electrónica a medida para el control, gestión, monitorización y adecuación de la potencia de las celdas en distintas aplicaciones.

E-LIG-E: Novedades de la investigación

8 Análisis de la sostenibilidad de la pila de combustible E-LIG-E

E-LIG-E:

La Galería de Innovación de GENERA 2017 destaca 14 proyectos de vanguardia en materia de renovables y eficiencia

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E-LIG-E: DifusiónE-LIG-E: Difusión 11 congresos :

13 comunicaciones orales 8 posters

E-LIG-E: Resultados

6 Publicaciones en revistas internacionales especializadas.

2018

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2018 E-LIG-E: Modelo de utilidad 2019

ES 1232498 U

E-LIG-E:

Plan de Formación

Tesis doctoral sobre propiedades de la electropulverización de tintas de negro de carbón en pilas de combustible leída en octubre 2019: J. J. Conde López

Tesis doctoral en curso con un contrato FPI asociado al proyecto ELIGE sobre aplicaciones del grafeno en pilas de combustible (2017-2021):Alba Mª Fernández Sotillo.

E-LIG-E:

Plan de Formación

Estudiantes de prácticas externas, de trabajo de fin de grado.

Funcionamiento de celda:Santiago Santamaría LerínMiguel Ordoñez de Arce

Diseño de celda:Belén Monclús Fumanal (UPM)

Estudio de membranas para permeaciónNafion:

Pedro Adolfo Pérez Guizado (UCM)

Grafeno

Jorge Gómez Olivares (UCM)

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10:00 La pila de combustible portátil E-LIG-E – Antonio Martínez Chaparro

10:20 Desarrollo de materiales y componentes – Paloma Ferreira Aparicio

10:40 Preparación de electrodos. Prestaciones de la pilas. – Mª Antonia Folgado