Ventajas e inconvenientes La alta temperatura de operación de las MCFC permite una mayor flexibilidad de combustible, siendo posible reformar gas natural, alcoholes, gas de vertedero, gas sintético procedente del coque del petróleo, carbón, biomasa,… para generar hidrógeno para la celda de combustible, tal como muestra la Ecuación |II-45|. El reformado necesario para usar estos combustibles se puede llevar a cabo fuera de la pila (reformado externo) o dentro (reformado interno directo o indirecto). La |Figura II-19| ilustra esta tipología para el caso de empleo de metano. CH4 + H2O ↔ CO + 3H2 |II-45| Otras ventajas de este tipo de pilas, derivadas de su temperatura de operación, son: Rápida cinética en electrodos. Alta calidad del calor disponible. Posible ventaja económica sobre PAFC. Por otro lado, las MCFC presentan una serie de problemas o inconvenientes que deben ser superados si se quiere que su comercialización se lleve a cabo. Estos problemas son los siguientes: I. II. III. IV. Disolución del cátodo de NiO: el cátodo de NiO poroso ampliamente utilizado en las MFCF, no es estable en condiciones de trabajo, ya que se disuelve formando iones Ni2+ que se mueven dentro de la matriz hacia el ánodo. Al mismo tiempo, el hidrógeno se difunde en la matriz desde el ánodo provocando la reducción de los iones Ni2+ a níquel metálico que precipita en los poros de la matriz. Esto ocasiona un cortocircuito a través de la matriz, que da como resultado una reducción en la eficiencia de la celda. Este proceso depende principalmente de la presión parcial de CO2 en el cátodo y de la presión parcial de H2 en el ánodo, el espesor de la matriz y la composición del electrolito. Pérdida de electrolito: ocurre durante la operación debido a la reacción del electrolito con los componentes del “stack” produciendo la litiación del cátodo de níquel y de las fibras de Al2O3 de la matriz, y la corrosión de los componentes estructurales. Estos procesos causan la pérdida de electrolito durante las primeras 1.000 horas de operación. Este proceso depende principalmente de la presión parcial de H2O, de la presión parcial de CO2, caudal de gas, temperatura y composición del electrolito. La capacidad de retención del electrolito: la matriz de estructura a-LiAlO2 se -LiAlO2, de mayor densidad, durante la operación del “stack”. Este proceso es acompañado por el crecimiento de las partículas y el crecimiento del tamaño de poro de la matriz. Esto puede llevar a una pérdida de retención capilar del electrolito en la matriz, lo que causa una distribución del electrolito que finalmente producirá el “cruce” del gas. El agrietamiento de la matriz: la matriz debería ser impermeable a los gases para la separación del oxidante y combustible. Si ocurre un agrietamiento en la matriz, los gases oxidante y combustible reaccionarían (”cruce”) y se produciría un sobrecalentamiento local en la celda. Adicionalmente, la reducción del cátodo u oxidación del ánodo causaría una pérdida de rendimiento. Los ciclos térmicos del “stack” son considerados como la principal causa que provoca el agrietamiento de la matriz. V. VI. VII. Deslizamiento a alta temperatura de los componentes porosos: los ánodos Ni-Cr son susceptibles a deslizar cuando se sitúan bajo la carga de torsión requerida en la celda para minimizar la resistencia de contacto entre componentes. Corrosión de las placas separadoras: es uno de los principales problemas que afectan al tiempo y vida útil de las MCFC y de elevado coste. Puede producir un cortocircuito si los productos de corrosión son conductores, y puede llegar a una reacción directa del oxidante y combustible si la placa separadora se perfora. La corrosión de las placas en las regiones de sellado, en contacto directo con el eutéctico de carbonato, es más severa causando una pérdida de electrolito y un incremento en la resistencia óhmica. La desactivación del catalizador: la desactivación del catalizador puede ocurrir principalmente por sinterización con el material soporte o cristalización del níquel, así como por el transporte del electrolito, por migración o evaporación, y su posterior deposición, llenando los poros del soporte y desactivando el catalizador.
