DYNA JOURNAL ENGINEERING

Key words:

[No data]

Article type:

ARTICULO DE INVESTIGACION / RESEARCH ARTICLE

Section:

VARIOUS

Los submarinos convencionales emplean un sistema de propulsión eléctrica basado en el almacenamiento de esta energía en baterías, recargadas empleando motores diesel acoplados a alternadores generadores. Esto limita la autonomía en inmersión dado que vendrá determinada por la cantidad de energía almacenada en las baterías; actualmente, un valor habitual suele ser disponer de la energía suficiente como para navegar tres o cuatro días a bajas velocidades (4 ó 5 nudos). A partir de la II Guerra Mundial, numerosos astilleros comenzaron a investigar en sistemas de propulsión para submarinos capaces de trabajar en condiciones anaerobias, es decir, independientes de la atmósfera (sistemas AOP), para aumentar esa autonomía en inmersión y disminuir el coeficiente de indiscreción (relación entre el tiempo de recarga de baterías y la autonomía en inmersión). Aunque se han iniciado, desde entonces, numerosas propuestas (motores diésel de ciclo cerrado, motores Stirling, pilas de combustible, sistema Mesma), sólo el motor Stirling está actualmente en servicio. No obstante, hay una opción por la que numerosas Armas están apostando actualmente y que es, sin duda, el presente y futuro de los sistemas anaerobios: las pilas de combustible.

Los sistemas anaerobios basados en pilas de combustible. Las pilas

Las pilas de combustible son dispositivos electroquímicos capaces de transformar directamente la energía química de un combustible en energía eléctrica y térmica, empleando un proceso inverso a la electrólisis del agua. Habitualmente, el combustible empleado es hidrógeno, que se introduce en el ánodo de la pila combustible; el oxidante a introducir en el cátodo suele ser oxígeno, si bien pueden emplearse, en ocasiones, el aire atmosférico, que contiene la cantidad suficiente de oxígeno. Existen diferentes tecnologías de pilas de combustible, entre las que caben destacar las pilas alcalinas (AFC), las de ácido fosfórico (PAFC), la de óxido sólido (SOFC), las poliméricas (PEMFC) y las de carbonatos fundidos (MCCFC). Esta división obedece al tipo de electrolito que emplean. Además, estas tecnologías pueden clasificarse por la temperatura de funcionamiento, por la densidad energética o por las aplicaciones a las que suelen destinarse. Así, se tiene:
- PEMFC: de elevada densidad energética y baja temperatura de trabajo (de 60 a 90 °C), son las habitualmente empleadas en Transporte; pueden requerir trabajar con hidrógeno de alta pureza pero no presentan problemas para trabajar con aire u oxígeno en el cátodo.
- AFC: trabajando habitualmente entre 120 y 250 °C, presentan como inconveniente la pureza requerida de los gases de entrada aunque son muy empleadas en aplicaciones aerospaciales.
- PAFC: con una temperatura de trabajo entre los 150 y los 250 °C, presentan una densidad energética baja, siendo muy empleadas en estas aplicaciones estacionarias, como los proyectos de demostración acometidos en este sentido en EE. UU.
- MCFC: trabajan a alta temperatura (entre 600 y 800 °C), lo que las hace especialmente aptas para cogeneración estacionaria. Su uso en aplicaciones de Transporte resulta especialmente complicado dada la naturaleza líquida de su electrolito, lo que hace que no resistan vibraciones ni choques.
- SOFC: trabajan a altas temperaturas (entre 600 y 1.000 °C) y están concebidas especialmente para aplicaciones estacionarias en cogeneración; junto a las PEMFC, son las que están manifestando un mayor desarrollo.