Investigadores del ZSW desarrollan stack PEM de 1.300 cm² por celda que alcanza 500 kW para aplicaciones navales.
- 🔋 Hasta 500 kW por stack – salto de escala en hidrógeno.
- 🚢 Aplicación directa en barcos – largas distancias sin emisiones.
- ⚙️ Menos complejidad técnica – menos stacks, menos conexiones.
- 🌡️ Gestión térmica optimizada – clave en grandes superficies.
- 🧱 Placas bipolares de grafito – estabilidad en gran formato.
- 🔬 Tecnología validada en laboratorio – resultados reales, no solo simulación.
- 🌍 Impulso a la transición marítima – alternativa al fuel pesado.
Centro alemán presenta el mayor stack de pilas de combustible PEM del mundo
Impulsar barcos sin emisiones en rutas largas ha dejado de ser una idea lejana. El Centro de Investigación de Energía Solar e Hidrógeno de Baden-Württemberg (ZSW) ha desarrollado un stack de pila de combustible PEM de gran formato, diseñado específicamente para aplicaciones exigentes como la navegación marítima o sistemas estacionarios de alta potencia.
Cada célula alcanza una superficie activa de 1.300 cm², lo que permite escalar hasta 500 kW por stack. No es un detalle menor. En un sector donde la potencia lo es todo, este diseño reduce la necesidad de combinar múltiples unidades pequeñas, simplificando el sistema completo.
Las primeras pruebas, realizadas en Ulm, han confirmado algo importante: el rendimiento real coincide con las simulaciones. Es decir, no se trata de una promesa tecnológica, hay base sólida.
Pilas de combustible para la navegación marítima
El transporte marítimo representa cerca del 3 % de las emisiones globales de CO₂, según la Organización Marítima Internacional. Reducir este impacto es uno de los grandes retos energéticos.
Hasta ahora, las pilas de combustible utilizadas en automoción apenas superaban los 200 kW, lo que obligaba a integrar múltiples stacks en paralelo para alcanzar potencias de megavatios. Resultado: sistemas complejos, costosos y difíciles de mantener.
El nuevo enfoque cambia las reglas. Con stacks de hasta 500 kW, se reduce el número de unidades necesarias. Menos componentes, menos puntos de fallo, menos mantenimiento. Y eso, en un barco, importa mucho.
Además, facilita la integración en diseños navales existentes. No hay que reinventar todo el sistema de propulsión, lo que acelera su adopción.
Corazón tecnológico: la importancia de la placa bipolar
En una pila de combustible, la placa bipolar es mucho más que una pieza estructural. Actúa como:
- Distribuidor de gases (hidrógeno y oxígeno).
- Conductor eléctrico.
- Sistema de refrigeración.
Cuando se trabaja con superficies grandes, como en este caso, el calor generado aumenta considerablemente. Si no se gestiona bien, aparecen puntos calientes que degradan el sistema.
Aquí entra en juego la optimización mediante simulaciones CFD. El diseño de las placas de grafito permite distribuir homogéneamente los gases y disipar el calor, evitando sobrecalentamientos locales.
Un detalle curioso: todo el conjunto se comprime con una fuerza de unos 150 kN (≈10 bar) para asegurar estanqueidad y contacto eléctrico. No es poca cosa. Es ingeniería de precisión llevada al límite.
Validación en condiciones reales
El equipo del ZSW ha construido un prototipo inicial de 15 células, alcanzando unos 25 kW y generando más de 3.000 amperios.
Al escalar este diseño a 300 células, se llega a los 500 kW previstos. Lo interesante no es solo la potencia, es la estabilidad: el sistema funciona sin sobrecalentamientos ni pérdidas significativas de rendimiento.
Esto marca una diferencia frente a muchos desarrollos que funcionan bien en teoría, pero fallan al escalar.
Cómo se consigue más potencia: superficie y apilamiento
La potencia de una pila de combustible depende de dos factores:
- Superficie activa → más área, más corriente.
- Número de células (altura del stack) → más voltaje.
El diseño del ZSW combina ambas estrategias. Primero amplía la superficie, luego aumenta el número de capas. El resultado es una arquitectura eficiente y escalable.
En cuanto a materiales, se opta por grafito en lugar de acero inoxidable. Puede parecer menos moderno, pero ofrece una ventaja clave: mantiene la planitud y estabilidad en grandes dimensiones.
Infraestructura y experiencia acumulada
El ZSW no parte de cero. Lleva más de 30 años trabajando en pilas de combustible y ha desarrollado más de 1.600 stacks en distintos rangos de potencia.
Su infraestructura, como la planta HyFaB, permite realizar pruebas en condiciones cercanas a la realidad industrial. Además, colabora con entidades como el Fraunhofer ISE, lo que acelera la transferencia tecnológica.
Este tipo de ecosistemas es clave. Sin colaboración entre investigación e industria, estas soluciones se quedarían en el laboratorio.
Pilas PEM: una tecnología clave en la transición energética
Las pilas de combustible PEM convierten hidrógeno y oxígeno en electricidad, generando únicamente agua como subproducto durante su operación.
Sus principales ventajas:
- Alta eficiencia energética.
- Respuesta rápida (ideal para transporte).
- Modularidad.
- Cero emisiones locales.
Eso sí, hay un matiz importante: el impacto real depende del origen del hidrógeno. Si procede de fuentes renovables (hidrógeno verde), el balance climático es muy favorable. Si no, la ecuación cambia.
Potencial
Este tipo de avances abre caminos interesantes. No es una solución única, es una pieza más del puzzle.
A corto plazo, estos stacks podrían integrarse en:
- Buques de corta y media distancia, donde la electrificación directa es inviable.
- Sistemas híbridos (batería + hidrógeno) para optimizar consumo.
- Aplicaciones portuarias y generación eléctrica auxiliar.
A medio plazo, el impacto dependerá de varios factores:
- Expansión del hidrógeno verde en Europa.
- Regulaciones más estrictas en emisiones marítimas.
- Reducción de costes mediante producción a escala.
Se empieza a ver movimiento. Proyectos piloto en países como Noruega o Alemania ya están probando barcos impulsados por hidrógeno. Poco a poco.
No es una revolución instantánea. Es más bien un cambio de rumbo, lento pero firme. Y esta vez, con tecnología que ya funciona.
Más información: ZSW
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