A medida que crece nuestra demanda de energía, también crece nuestra dependencia de los combustibles fósiles. Sin embargo, el miedo al agotamiento de los recursos y una mayor dependencia del petróleo extranjero ha puesto de relieve las fuentes de energía alternativas, como las pilas de combustible. En lugar de quemar combustible, funcionan generando electricidad a través de una reacción química. Una celda de combustible utiliza un electrodo positivo (el cátodo) y un electrodo negativo (el ánodo) con un electrolito en el medio para conducir partículas cargadas. Los científicos conocen las pilas de combustible desde hace más de un siglo, y la NASA las usó en la década de 1960 en la nave espacial Apolo y luego en el transbordador espacial.
Uno de los tipos de celdas de combustible más eficientes es la celda de combustible de óxido sólido (SOFC). En una SOFC, el oxígeno se envía a través del cátodo, liberando iones de oxígeno cargados negativamente que pasan a través del electrolito desde el cátodo hasta el ánodo. En el ánodo, los iones encuentran un gas combustible y reaccionan, liberando electrones (así como agua, dióxido de carbono y calor). Esto crea una corriente de electricidad utilizable. Varias celdas de combustible se juntan en una serie conocida como pila.
Las SOFC no solo producen menos emisiones, sino que también son entre dos y tres veces más eficientes que los métodos de combustión interna. Una ventaja que tienen las SOFC sobre las celdas de combustible de hidrógeno es la flexibilidad del combustible: las SOFC pueden funcionar con una variedad de combustibles, incluidos hidrógeno y biocombustibles. También utilizan material cerámico más económico en lugar de metales preciosos, a diferencia de otras pilas de combustible. Tampoco dependen de la reutilización del calor desperdiciado (llamados esquemas combinados de calor y energía). Debido a estas numerosas ventajas, las SOFC ya han demostrado ser útiles para calentar edificios.
Sin embargo, numerosas restricciones han limitado su aplicabilidad a gran escala en cosas como los automóviles. Es decir, las SOFC son muy grandes y muy calientes. La alta temperatura permite mayores eficiencias, pero también plantea problemas de ingeniería. Las SOFC típicas que han estado en el mercado, como el Bloom Energy Server (conocido como Bloom Box), usan electrolitos espesos en las celdas de combustible para agregar soporte estructural. Pero esto provoca más resistencia eléctrica que debe ser superada por las altas temperaturas.
En 2011, sin embargo, investigadores de la Universidad de Maryland anunciaron desarrollos utilizando un nuevo diseño y diferentes materiales para el electrolito que permiten un tamaño mucho más pequeño. Los investigadores también redujeron con éxito la temperatura de funcionamiento significativamente a 650 grados Celsius (1202 grados Fahrenheit), por debajo de los 900 grados Celsius (1652 grados Fahrenheit). Esto reduce los costos de los materiales aislantes, que son necesarios para reducir el tiempo que el sistema necesita para calentarse.
Aunque las celdas de combustible de hidrógeno han ganado mucha atención de los medios como el futuro de los automóviles de energía alternativa, muchos creen que las SOFC en realidad tienen el mayor potencial para el transporte. Por ejemplo, a pesar de que los desarrollos continúan haciendo que las SOFC sean más prácticas para su uso en vehículos, podríamos ver automóviles que combinan la batería del automóvil eléctrico con la tecnología SOFC.
