ES2232646T3 - Tratamiento de sustrato de acero inoxidable. - Google Patents

Tratamiento de sustrato de acero inoxidable.

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ES2232646T3 ES01951815T ES01951815T ES2232646T3 ES 2232646 T3 ES2232646 T3 ES 2232646T3 ES 01951815 T ES01951815 T ES 01951815T ES 01951815 T ES01951815 T ES 01951815T ES 2232646 T3 ES2232646 T3 ES 2232646T3
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Abstract

Procedimiento de preparación de un conjunto de célula electroquímica o de un apilamiento de células combustibles, en el que al menos un componente que está expuesto al entorno químico durante el funcionamiento de la célula comprende un componente de acero inoxidable, comprendiendo dicho procedimiento el tratamiento de una superficie de acero inoxidable, antes de la incorporación al conjunto o al apilamiento, con la ayuda de una corriente eléctrica mientras que está en contacto con un electrolito en condiciones que reducen la resistencia de interfase asociada a dicha superficie, en un factor de por lo menos un 5 % en comparación con la resistencia de interfase presentada antes dicho tratamiento y la incorporación del componente de acero inoxidable así tratado en un conjunto electroquímico o un apilamiento de células combustibles.

Description

Tratamiento de sustrato de acero inoxidable.
La presente invención se refiere al tratamiento de sustrato, en particular el tratamiento de componentes de acero inoxidable a incorporarse en células electroquímicas. Aunque la invención se describirá dentro del contexto de componentes para células combustibles, ha de entenderse que la invención también es de aplicación en otros tipos de células electroquímicas, por ejemplo células electrolíticas tal como se utilizan para la síntesis orgánica de productos químicos y para la producción de cloro.
Una célula combustible es un dispositivo electroquímico en el que se produce electricidad sin combustión de combustible fósil. En una célula combustible un combustible, que suele ser hidrógeno, se oxida en un electrodo de combustible (ánodo) y oxígeno, normalmente del aire, se reduce en un cátodo para producir una corriente eléctrica y formar agua como subproducto. Se necesita un electrolito que esté en contacto con ambos electrodos y que puede ser alcalino o ácido, líquido o sólido. El calor y el agua son los únicos subproductos de la reacción electroquímica en células combustibles, en las que el combustible es hidrógeno. En consecuencia, el uso de dichas células en generación de energía ofrece posibles beneficios medioambientales en comparación con la generación de energía a partir de la combustión de combustibles fósiles o por actividad nuclear.
En las células combustibles de membrana de intercambio de protones, en lo sucesivo referidas por conveniencia como células combustibles "PEM", el electrolito es una membrana polimérica sólida que permite el transporte de protones desde el ánodo al cátodo y suele estar basada en materiales de ácido perfluorosulfónico. El electrolito debe mantenerse en una forma hidratada durante el funcionamiento para evitar así la pérdida de conducción iónica a través del electrolito.
Una célula combustible PEM suele comprender dos electrodos, un ánodo y un cátodo, separados por un electrolito de membrana de intercambio de protones. En el ánodo, el combustible de hidrógeno se disocia, de forma catalítica, en protones y electrones libres. Los electrones libres son conducidos en la forma de corriente eléctrica utilizable a través del circuito exterior con el que la célula combustible está en contacto eléctrico. Los protones migran a través del electrolito de membrana hacia el cátodo, donde se combinan con oxígeno del aire y electrones procedentes del circuito exterior para formar agua y generar calor. Las células combustibles individuales pueden combinarse en conjuntos que suelen referirse, en esta técnica, como pilas para proporcionar la cantidad de energía necesaria.
Las células electroquímicas, tales como las células combustibles, suelen incorporar componentes de acero inoxidable, donde sea posible por razones de economía. En una pila de células combustibles, por ejemplo, las placas separadoras entre células combustibles adyacentes y/o placas extremas de recogida de corriente pueden comprender acero inoxidable. En células electrolíticas tal como se utilizan, por ejemplo, en la generación de cloro, los electrodos de la célula pueden comprender un sustrato de acero inoxidable.
Un importante factor para garantizar un alto rendimiento de la célula es la resistencia de interfase entre las superficies de sustratos de acero inoxidable y las superficies de otros componentes a los que los sustratos de acero están, directa o indirectamente, acoplados de forma electroconductora.
Aunque el uso de placas metálicas en células combustibles se considera que presenta numerosas ventajas sobre otros materiales, existe preocupación por el problema de corrosión que puede llevar a resistencias de las células incrementadas. Makkus et al (J. Power Sources, 86 (2000) 274), por ejemplo, ha informado que el lado anódico de la célula combustible (es decir, el lado del hidrógeno), que contiene placas bipolares de acero inoxidable, da lugar a una mayor corrosión de la placa que el lado del cátodo (es decir, aire). Makkus et al se refiere también a la pasivación metálica que da lugar a un incremento de la resistencia eléctrica así como una mayor resistencia a la corrosión.
El objetivo de la presente invención es conseguir mejoras en el rendimiento operativo de las células electroquímicas, en particular, las células combustibles. Según un aspecto de la presente invención, se proporciona un procedimiento de fabricación de un conjunto de células electroquímicas o una pila de células combustibles, en la que al menos un componente, que está expuesto al entorno químico durante el funcionamiento de la célula, comprende un componente de acero inoxidable, comprendiendo dicho procedimiento tratar una superficie del acero inoxidable, antes de su incorporación en el conjunto o pila, con una corriente eléctrica mientras está en contacto con un electrolito bajo condiciones que reducen la resistencia de interfase asociada con dicha superficie en un factor de por lo menos un 5% en comparación con la resistencia de interfase predominante antes de dicho tratamiento e incorporando la componente de acero inoxidable así tratada en un conjunto electroquímico o en una pila de células combustibles.
El tratamiento se suele realizar con el acero inoxidable como el ánodo (tratamiento anódico) utilizando corriente continua.
Una característica de la invención es que resulta posible utilizar un acero inoxidable relativamente de bajo coste. Hemos encontrado, sorprendentemente, que es posible reducir la resistencia de interfase asociada con dicho acero inoxidable mediante un proceso que normalmente es previsible que lo incremente. La técnica convencional lleva a una expectativa de que sometiendo una superficie de acero inoxidable a tratamiento anódico normalmente daría lugar al crecimiento de óxidos sobre la superficie y por lo tanto, resultaría en una mayor resistencia de interfase.
En esta memoria descriptiva, la resistencia de interfase se mide por el procedimiento que se describe a continuación.
La reducción en la resistencia de interfase se puede obtener sometiendo el acero inoxidable a un potencial eléctrico o corriente de magnitud variable o prácticamente constante. Por ejemplo, durante al menos una parte importante del tratamiento, la densidad de corriente o la tensión aplicada se puede mantener prácticamente constante.
El tratamiento de la superficie de acero inoxidable puede implicar una modificación de la composición de la superficie del acero inoxidable y/o su morfología superficial.
El tratamiento puede ser tal que la relación del contenido en hierro al contenido en cromo, dentro de la zona superficial del acero inoxidable, se reduzca en comparación con la relación de contenido en hierro a contenido en cromo predominante antes de dicho tratamiento.
Antes del tratamiento, la superficie o superficies del acero inoxidable pueden desbastarse mediante técnicas físicas bien conocidas en la técnica, por ejemplo, por granallado.
El tratamiento puede aplicarse a dos o más superficies del acero inoxidable. El mismo tratamiento se puede aplicar a por lo menos cada superficie importante del acero inoxidable o el tratamiento aplicado a una superficie del acero inoxidable puede ser diferente del aplicado a una o más otras superficies del acero inoxidable.
El conjunto de células puede comprender dos o más componentes de así, por ejemplo, placas tratadas en la forma antedicha.
El conjunto puede incluir placas bipolares, placas separadoras, placas de campo de flujo y/o placas colectoras de corriente, al menos una de las cuales comprende acero inoxidable tratado en la forma antedicha.
Los ácidos presentes en el electrolito pueden seleccionarse a partir de uno o más del grupo constituido por ácido sulfúrico, ácido clorhídrico, ácido nítrico, ácido crómico, ácido oxálico y ácido fosfórico. El ácido puede, por ejemplo, ser ácido sulfúrico.
El tratamiento puede realizarse a la temperatura ambiente (por ejemplo, con el electrolito inicialmente a prácticamente la temperatura ambiente). No obstante, no se excluye la posibilidad de que el tratamiento se realice a temperaturas elevadas normalmente, sin embargo, la temperatura, al menos inicialmente, no será superior a 100ºC, normalmente no superior a 90ºC y más usualmente no superior a 70ºC.
El electrolito puede tener normalmente un pH de hasta 6 o menos, por ejemplo, menos de 5.
El tratamiento puede ser tal que la resistencia de interfase del acero inoxidable se reduzca en un factor de al menos un 10% y preferentemente, al menos un 15%, menos que el que sería predominante en el caso de la superficie no tratada.
En condiciones normales, dicho factor es de al menos un 25% por ejemplo, de al menos un 40% o incluso de un 50%, menos que el que sería predominante en el caso de la superficie no tratada.
La superficie así tratada del acero inoxidable se puede recubrir con un material eléctricamente conductor después del tratamiento para reducir su resistencia de interfase, por ejemplo, con un recubrimiento de nitruro de titanio o nitruro de cromo o un material electrocatalíticamente activo.
Ejemplos del tratamiento del recubrimiento electrocatalítico, que puede aplicarse, se enseñan en nuestra anterior solicitud de patente internacional núm. WO 00/22689, cuyo contenido completo está, donde lo admite el contexto, aquí incorporado mediante esta referencia. Por ejemplo, el material electrocatalíticamente activo puede seleccionarse a partir del grupo constituido por uno o más metales del grupo de platino o sus óxidos, cerio o uno de sus óxidos, rutenio o uno de sus óxidos, óxido de rutenio y un óxido de metal no noble así como mezclas de RuO_{2} con al menos uno de los compuestos TiO_{2}, SnO_{2}, IrO_{2}, PtO, Sb_{2}O_{3}, Ta_{2}O_{5}, PdO, CeO_{2}, Co_{3}O_{4}.
El acero inoxidable es preferentemente un acero inoxidable austenítico.
El acero inoxidable puede ser de la serie 300 tal como acero inoxidable 316 ó 316L.
El tratamiento se puede realizar mientras el acero inoxidable está en la forma de una lámina, siendo la lámina tratada posteriormente dividida para formar varias placas para incorporación en uno o más conjuntos de células electroquímicas.
Como alternativa, el acero inoxidable puede estar inicialmente en la forma de una lámina que luego se divide para formar varias placas antes de que se aplique el tratamiento a las placas individuales.
Canales de flujo de fluidos pueden formarse en la lámina antes de que se efectúe dicha división en placas. Como alternativa, los canales de flujo de fluido pueden formarse después de que se haya efectuado la división.
La célula electroquímica puede comprender una célula combustible, por ejemplo, una célula combustible PEM, una célula combustible alcalina, una célula combustible de ácido fosfórico, una célula combustible de metanol directo (DMFC), una célula combustible de carbonato fundido o una célula combustible de óxido sólido.
Según otro aspecto de la presente invención, se proporciona una pila de célula combustible que comprende: a) una pluralidad de unidades de células combustibles, cada una de las cuales contiene una membrana de intercambio de protones que separa la célula en cámaras de anolitos y catolitos y está provista de un ánodo y de un cátodo en sus lados opuestos; b) una placa separadora, una placa de campo de flujo o una placa bipolar dispuesta entre unidades de células adyacentes; c) medios colectores de corriente que comprende un par de placas situadas una en cada extremo de la pila; d) medios para alimentar combustible, por ejemplo hidrógeno o metanol, a las cámaras de anolitos de la pila y e) medios para alimentar un gas que contiene oxígeno a las cámaras de catolitos de la pila, siendo al menos una de dichas placas una placa de acero inoxidable, por ejemplo, una placa de acero inoxidable 316 ó 316L, cuya superficie haya sido tratada con una corriente eléctrica mientas está en contacto con un electrolito ácido, bajo condiciones que reducen la resistencia de interfase asociada con dicha superficie.
A continuación, se describirá la invención haciendo referencia a los dibujos adjuntos, en los que:
La Figura 1 ilustra esquemáticamente un sistema para medir la resistencia de interfase;
La Figura 2 es un gráfico que ilustra la variación de la resistencia de interfase con la carga, obtenido utilizando el sistema de la Figura 1, para muestras tratadas y no tratadas de acero inoxidable;
La Figura 3 es una representación gráfica del potencial de corrosión y de la corriente de corrosión en relación con el tiempo de tratamiento para muestras de acero inoxidable tratadas con la misma densidad de corriente;
La Figura 4 es un gráfico que ilustra las proporciones de constituyentes de hierro, cromo, níquel y molibdeno presentes en la superficie de una muestra no tratada, una muestra no tratada y granallada, una muestra tratada según la invención y la composición en masa, estando todas las muestras constituidas por el mismo acero inoxidable 316.
La Figura 5 es una representación gráfica que compara el funcionamiento a largo plazo de una célula combustible única provista de placas de acero inoxidable, tratadas según la presente invención, y una correspondiente célula combustible provista de placas no tratadas del acero inoxidable.
La Figura 6 es un gráfico que ilustra la variación de la resistencia de interfase con la carga, obtenida utilizando el sistema de la Figura 1, para una muestra de acero inoxidable tratado a tensión constante y
La Figura 7 es una vista en perspectiva explosionada esquemática que ilustra, a modo de ejemplo, solamente una pila de células combustibles del tipo de membrana de intercambio de iones con solamente un número limitado de unidades de células ilustradas para mayor simplicidad, incorporando la pila componentes de acero inoxidable que han sido tratados por un proceso según la presente invención.
La resistencia de interfase, según se refiere en esta memoria descriptiva, se mide utilizando el sistema de medición ilustrado en la Figura 1 y el siguiente procedimiento descrito con referencia a dicha figura.
Con referencia a la Figura 1, el sistema comprende un tensómetro (instrumentos de Lloyd LRX plus, AMETEK Inc.) que se ilustra en dicha Figura 1 como una placa de prensa fija 6 y una placa de prensa móvil 1. La muestra de acero inoxidable 4, que tiene un área aproximada de 50 x 50 mm, está interpuesta entre dos trozos de difusor de carbón 5 que puede comprender, por ejemplo, papel de carbón, fabricado por Toray o tela de carbón Carbel fabricada por W L Gore and Associates. Este compuesto se interpone luego entre dos placas de cobre revestidas con oro 3 (50 x 50 mm) con las capas del difusor de carbón en contacto con las caras chapadas en oro. Las placas de cobre 3 tienen dos juegos de cables conectados a ellas, uno para uso en la medición de la caída de tensión a través de las placas 3 y el segundo juego de cables para su empleo en la circulación de corriente a través del sistema. Una intensidad de corriente constante de 5 amperios se aplica utilizando una fuente de alimentación de corriente continua HP 6008 A de Hewlett Packard (no ilustrada). El anterior conjunto 3, 4, 5 está aislado del propio tensómetro utilizando dos bloques de material aislante 2, por ejemplo PTFE (politetrafluoroetileno). Antes de que el tensómetro se haga funcionar para aplicar fuerzas de compresión al conjunto, los cables desde las placas de cobre/oro son conectados a un voltímetro (p.e., un multímetro FLUKE 73 III, no ilustrado) y a la fuente de alimentación de Hewlett Packard. La fuente de alimentación se ajusta a 5 amperios y se emplea un amperímetro (Beckman Industrial T100B) para medir con precisión la intensidad de la corriente.
Una vez que la placa de muestra de acero inoxidable 4 se haya preparado y montado en la forma anteriormente descrita, el tensómetro se hace funcionar de una forma escalonada para aplicar presiones crecientes variando de 40 a 200 Ncm^{-2}. Las caídas de tensión, E, se miden por el voltímetro cada vez que el tensómetro alcanza un valor establecido almacenado por la máquina. Puesto que este procedimiento registra la caída de tensión a través de dos interfases, solamente la mitad de la caída de tensión se utiliza para calcular la resistencia de interfase R_{I} utilizando la fórmula:
R_{I} = (E/2 x A)/I
en la que I es la corriente aplicada (5 amperios) y A es el área de solapamiento entre la muestra 4 y el difusor de carbón (que suele ser de 25 cm^{2}).
La Figura 2 representa una gráfica típica en la que la curva B representa los resultados obtenidos utilizando una placa de acero inoxidable, que ha sido tratada de conformidad con el proceso de la invención. El tratamiento anódico, en este caso, implicaba una densidad de corriente de 25 mA.cm^{-2} durante 30 minutos, con la placa sumergida en un electrolito acuoso de ácido sulfúrico 0,5 M, inicialmente a la temperatura ambiente. La curva A representa los resultados obtenidos utilizando el sistema y procedimiento anteriormente descritos, en relación con al Figura 1, pero con un trozo no tratado del acero inoxidable. A partir de la Figura 2 se constatará que las curvas A y B aproximan valores para R_{I}, que permanece prácticamente constante a presiones del orden de 200 Ncm^{-2} y mayores. Tal como se utiliza en esta memoria descriptiva, la resistencia de interfase corresponde al valor obtenido con una carga de 200 Ncm^{-2}. Se observará que la resistencia de interfase, para la muestra tratada, es significativamente menor que para la muestra no tratada; esto es, aproximadamente 12 m\Omegacm^{2} en comparación con 65 m\Omegacm^{2}.
En condiciones normales, las placas de acero inoxidable que se van a tratar para uso en una célula electroquímica, según la invención, están sometidas a las etapas de tratamiento siguientes. La pieza de acero inoxidable se desengrasa utilizando un disolvente adecuado (p.e., acetona, alcohol de isopropilo, tricloroetileno, agentes cáusticos, etc.) y se sumerge en un baño de electrolito. El electrolito tiene una base ácida Unión Europea contiene uno o más de los compuestos siguientes: ácido sulfúrico, ácido clorhídrico, ácido nítrico, ácido crómico, ácido oxálico y ácido fosfórico. Utilizando contra - electrodos adecuados (por ejemplo, Ti platinizado), una corriente continua se hace pasar entre la pieza de trabajo (como el ánodo) y los contraelectrodos (como el cátodo). Esta corriente se calcula como una densidad de corriente y puede variar desde 0,01 mA/cm^{2} a 500 mA/cm^{2}, preferentemente desde 1 a 50 mA/cm^{2}. La corriente se controla al nivel requerido durante un tiempo entre 0,5 y 180 minutos, preferentemente entre 1 y 60 minutos y más preferentemente entre 2 y 7 minutos. Al comienzo del tratamiento anódico, el electrolito está a la temperatura ambiente y puede aumentar durante el curso del tratamiento. Las condiciones particulares necesarias para asegurar una reducción en la resistencia de interfase mientras se mantienen las propiedades de la resistencia a la corrosión del acero inoxidable prácticamente invariables o mejorando las mismas, se pueden determinar de forma experimental.
La pieza de trabajo se retira y enjuaga en agua desionizada o agua desionizada hecha ligeramente alcalina para eliminar el exceso de ácido y se seca, por ejemplo, en aire o haciendo pasar una corriente de aire caliente sobre la pieza. A continuación, la pieza se instala como una placa bipolar, placa separadora, placa de campo de flujo y/o una placa colectora de corriente en la célula electroquímica, por ejemplo, una célula combustible.
Condiciones optimizadas, adecuadas para el tratamiento anódico del acero inoxidable para reducir la resistencia de interfase, pueden establecerse para un electrolito y temperatura dada configurando la muestra del acero inoxidable a tratarse como el ánodo en un baño de electrolito estableciendo una diferencia de potencial entre el ánodo y un contraelectrodo (como cátodo) de modo que se haga circular una corriente continua de densidad de corriente prácticamente constante a través del electrolito entre el ánodo y el electrodo y utilizando una gama de densidades de corriente y tiempos de tratamiento. A partir de las medidas de la resistencia de interfase, se puede determinar el potencial de corrosión E_{corr} y la corriente de corrosión I_{corr}, en un régimen de funcionamiento adecuado. En la práctica, se puede establecer una densidad de corriente adecuada realizando experimentos para determinar las densidades de corriente a las que se reduce notablemente la resistencia de interfase (según se mide utilizando la técnica anteriormente descrita). Para acero inoxidable 316, por ejemplo, hemos encontrado que se puede conseguir una reducción notable en la resistencia de interfase utilizando densidades de corriente de 20 mA.cm^{-2} y de mayor magnitud. Para la utilización eficiente de la energía, es, por supuesto, deseable realizar el tratamiento a una densidad de corriente tan baja como pueda conseguirse, mientras se asegura una reducción importante en la resistencia de interfase.
Para un electrolito y temperatura dada, se puede establecer un tiempo de tratamiento adecuado haciendo referencia a representaciones gráficas tales como las ilustradas en la Figura 3 que ilustra el tiempo de tratamiento con respecto a E_{corr} e I_{corr} para tratamiento de acero inoxidable 316, realizado a la temperatura ambiente empleando una densidad de corriente de 25 mA.cm^{-2} y un electrolito que comprende una solución 0,5 M de ácido sulfúrico. Los datos para las curvas en la Figura 3 corresponden a los tabulados en la tabla 1 siguiente, en la que las muestras sometidas a una densidad de corriente de 25 mA.cm^{-2} son identificadas por SS316 (25).
Además, la tabla 1 incluye mediciones para las siguientes muestras del mismo acero inoxidable:
SS316 (U) - una muestra no realizada;
SS316 (UG) - una muestra que ha sido granallada utilizando alúmina 60/80 pero no tratada de otro modo;
SS316 (TG) - una muestra que ha sido granallada utilizando alúmina 60/80 y ha sido sometida también a una densidad de corriente de la magnitud y tiempo que se especifica;
SS316 (100) - una muestra que ha sido sometida a una densidad de corriente de 100 mA.cm^{-2} durante 20 minutos.
Los valores de E_{corr} y de I_{corr} fueron determinados mediante una técnica de polarización de corriente continua utilizando el procedimiento siguiente:
Se realizó la polarización en una célula plana EG&G (Elmer Perkin) que contiene una solución 1N (0,5 moles) de electrolito de H_{2}SO_{4} y provista de un electrodo de referencia de SCE y un contraelectrodo de Pt/Rh. Con el electrodo de trabajo in situ, la temperatura de la célula fue establecida a 60ºC y fue rociada suavemente con gas nitrógeno y se permitió su equilibrado durante un mínimo de 15 minutos. La caída de tensión entre el electrodo de trabajo y el contraelectrodo (potencial en circuito abierto) fue medida cada pocos minutos hasta la estabilización del potencial (\pm 2 mV entre lecturas sucesivas). El barrido de potencial fue efectuado desde -0,5 a 1,0 V vs SCE a un régimen de barrido de 0,1 mV.s^{-1}. A partir de los datos obtenidos, una representación gráfica de log densidad de corriente vs potencial, normalmente referida como curva de Tafel, proporciona la curva de polarización "en pico" bien conocida, siendo el centro de dicha representación el lugar en que se encuentran las curvas anódica y catódica. Este punto se trata como el potencial de corrosión E_{corr}. Mediante extrapolación a lo largo de cada parte de la curva a una potencia no superior a 30 mV a uno u otro lado de E_{corr}, se puede determinar un valor para I_{corr} desde el punto de intersección de las tangentes - véase Principios y Prevención de corrosión por Denny A Jones, 2ª edición, publicado por Prentice Hall, página 96 para conocer más detalles sobre la determinación de I_{corr}.
TABLA 1
1
Comparando las muestras de SS316 (25) y SS316 (100) con SS316 (U), se constatará que el tratamiento da lugar a una reducción notable en la resistencia de interfase R_{I}. Análogamente, existe una importante reducción en la resistencia de interfase R_{I} para las muestras que han sido granalladas, pero la diferencia en R_{I} para SS316 (UG) y SS316 (TG) es solamente marginal. Además, se observará que el valor de R_{I} para SS316 (25), cuando se trata durante 60 minutos, es algo superior al correspondiente para SS316 (TG). Esto indica que no se consigue nada con el desbaste mecánico de la superficie de acero inoxidable; sin embargo, no excluimos la posibilidad de realizar dicho desbaste a partir del alcance de la presente invención.
Además, según la tabla 1, se observará que la resistencia de interfase R_{I} media para SS316 (100) es sólo marginalmente mejor que la obtenida para la misma muestra cuando se trata durante 5 minutos a 25 mA.cm^{-2}. Sin embargo, se observará que los valores de E_{corr} y de I_{corr} obtenidos dentro de una ventana de tiempos de tratamiento relativamente cortos, corresponden a mejores propiedades de resistencia a la corrosión que para tiempos de tratamiento significativamente más largos - compárese SS316 (25) cuando se trata durante 10 minutos con SS316 (25) cuando se trata entre 4 y 6 minutos.
En la tabla 2 se proporcionan datos similares a los de la Figura 1 para el mismo acero inoxidable pero utilizando diferentes electrolitos.
TABLA 2
2
Todos los electrolitos especificados en la tabla 2 son soluciones acuosas 1 M del ácido especificado. El electrolito de ácidos mezclados (H_{3}PO_{4}/H_{2}SO_{4}) comprende soluciones acuosas 1 M de cada ácido. Aunque el ácido HCl presenta una reducción en la resistencia de interfase, no es un ácido preferido debido a problemas de picado por corrosión.
Como se indicó con anterioridad, el uso de placas bipolares metálicas en células combustibles se puede observar que tiene numerosas ventajas sobre otros materiales, por ejemplo: placas delgadas que hace posible pilas de volumen bajo; facilidad para presionar un campo de flujo en la placa y metales y aleaciones de bajo coste fácilmente disponibles en grandes cantidades. Una preocupación por el uso de placas metálicas, sin embargo, es el problema de la corrosión que puede dar lugar a la presencia de iones metálicos procedentes de lugares activos de bloqueo de placas metálicas en la membrana en una célula combustible tipo PEM que da lugar a aumentos de las resistencias en las células. Makkus et al (J. Power Sources, 86 (2000) 274) informó que el lado anódico de la célula combustible (es decir, el lado del hidrógeno), que contiene placas bipolares metálicas, da lugar a una mayor corrosión de la placa que el lado del cátodo (es decir, aire). Además, Makkus et al se refiere a la pasivación que da lugar a un aumento de la resistencia eléctrica así como de la resistencia a la corrosión.
Para examinar el efecto del tratamiento de acero inoxidable según la presente invención, el funcionamiento de una célula combustible PEM fue simulado utilizando un electrolito de ácido sulfúrico en una concentración de 1 mol dm^{-3} y polarizando un una pieza de prueba de acero inoxidable en los extremos de la operación de célula combustible, es decir, 0 V vs SHE para el lado del ánodo. La simulación fue realizada para muestras de prueba tratadas y no tratadas del mismo acero inoxidable 316 y se realizó durante varias horas. Después de dicha operación utilizando cada muestra, el electrolito fue recogido para análisis químico. El tratamiento utilizado al preparar la muestra para la simulación implicaba someterla a una densidad de corriente de 25 mA.cm^{-2} durante 6 minutos, en un electrolito acuoso de 0,5 moles de ácido sulfúrico por dm^{3}, inicialmente a la temperatura ambiente. Los datos obtenidos a partir de la simulación en el lado del ánodo se indican en la tabla 3 para la muestra no tratada (muestra 1) y la muestra tratada (muestra 2).
TABLA 3
7
A partir de la tabla 3, se observará que la célula simulada utilizando la muestra tratada tiene una importante reducción en la magnitud de la corrosión, según se pone de manifiesto por la mucho más baja presencia de iones metálicos en el electrolito.
El tratamiento anódico del acero inoxidable suele implicar el enriquecimiento de la capa superficial del acero inoxidable de tal manera que la relación del contenido en hierro al contenido en cromo en la región superficial del acero tratado (según se mide utilizando espectroscopia fotoelectrónica de rayos X) es reducida en gran medida. Esto se ilustra en la Figura 4 para varias muestras del mismo acero inoxidable 316. La muestra 4 representa la composición en masa del acero 316 en términos de sus constituyentes de hierro, cromo, níquel y molibdeno. La muestra 1 representa una muestra desengrasada a partir de la cual se observará que el contenido en hierro es bastante mayor que el contenido en cromo. La muestra 2 representa una muestra que ha sido desengrasada y desbastada superficialmente mediante granallado. En este caso, el contenido en hierro es incluso mayor en comparación con el contenido en cromo y es bastante representativo de la composición en masa del acero inoxidable correspondiente a la muestra 4. La muestra 3 corresponde a una muestra sometida a tratamiento anódico según la invención y se observará que tiene una composición superficial en la que el contenido en cromo es bastante superior al contenido en hierro.
La Figura 5 ilustra las ventajas obtenidas por el uso de placas de acero inoxidable sometidas a tratamiento anódico en una célula combustible. Esta figura es una representación gráfica que compara el rendimiento a más largo plazo de una célula combustible PEM única provista de placas de acero inoxidable tratadas y otra provista de placas de acero inoxidable no tratadas (gráficos T y U, respectivamente, en la Figura 5), estando las placas de acero inoxidable, en ambos casos, configuradas como placas de campo de flujo situadas en lados opuestos (lados del ánodo y del cátodo) de la membrana. El tratamiento aplicado a las placas implicaba someterlas a una densidad de corriente de 25 mA/cm^{2} en una solución de electrolito 0,5 M de ácido sulfúrico durante 6 minutos en el caso de placa del lado del ánodo y durante 60 minutos en el caso de la placa del lado del cátodo. En la prueba a largo plazo de la Figura 5, se utilizaron las condiciones siguientes:
Presión de hidrógeno 3 bar (g)
Presión de aire 3 bar (g)
Utilización de hidrógeno 70%
Utilización de aire 35%
Temperatura de la célula 50ºC
Humidificación 50ºC
Fuerza de compactación 220 N/cm^{2}
Densidad de corriente 0,7 A/cm^{2}
Los datos comparativos a largo plazo para acero inoxidable no tratado se proporcionan a partir de D.P. Davies, P.L. Adcock, M. Turpin y S.J. Rowen, J. Power Sources, 86 (2000) 237.
A partir de la Figura 5, se puede observar que se asegura una mejora significativa en la salida de tensión utilizando placas de acero inoxidable tratadas sin perjudicar la durabilidad.
El tratamiento del acero inoxidable se puede realizar en condiciones de corriente constante o de tensión constante. La Figura 6 ilustra los datos de resistencia de interfase obtenidos utilizando el procedimiento descrito con referencia a la Figura 1 para una muestra del mismo acero inoxidable 316 como la referida en la tabla 2, pero tratada en electrolito de 0,5 M de ácido sulfúrico durante 10 minutos a una tensión aplicada de 1,8 V vs SCE, es decir, tensión prácticamente constante contra el electrolito de referencia. A una presión aplicada de 200 Ncm^{-2}, la resistencia de interfase es aproximadamente 12,5 m\Omegacm^{2} en comparación con 64 m\Omegacm^{2} para la muestra no tratada (véase SS316 (U) en la tabla 2).
En un proceso de producción típico, varias láminas de acero inoxidable, p.e., acero inoxidable 316 ó 316L, tiene cada una serie de características introducidas en una o ambas superficies principales (p.e., mediante ataque químico o prensado) de tal manera que cada conjunto de características sirven como canales de distribución de flujo para fluidos en un conjunto de células electroquímicas, tales como una pila de células combustibles. Los fluidos pueden ser (pero no limitarse a) hidrógeno, aire, oxígeno, agua y/o metanol. Un ejemplo de dicha configuración de flujo se ilustra en la Figura 7 que se describe a continuación. Una vez que se ha tratado la lámina según la invención, puede cortarse en trozos más pequeños formando cada uno una placa provista de un conjunto de canales de flujo de fluido en una o cada cara principal, siendo cada placa dimensionada y configurada para su empleo en la célula combustible. Según la invención, la lámina de acero inoxidable se trata de tal manera que mejore la conductividad de la superficie, preferentemente sin tener que reducir la resistencia a la corrosión y, en algunos casos, aumentando la resistencia a la corrosión del metal.
El proceso de tratamiento comprende generalmente las etapas siguientes:
1. La lámina que se va a tratar se "limpia" primero utilizando un disolvente desengrasante tal como acetona, isopropano, tricloroetileno o un sistema acuoso con base alcalina.
2. La lámina se introduce en un baño de tratamiento acuoso que contiene ácido sulfúrico p.e., 1 mol dm^{-3}, a la temperatura ambiente u otra temperatura deseada. El baño de tratamiento está equipado con contraelectrodos hechos de material adecuado (p.e., titanio recubierto con platino o dióxido de iridio) que puede estar en la forma de lámina o malla y la lámina que se va a tratar está situada entre los dos contraelectrodos.
3. Se realizan conexiones eléctricas con la pieza de lámina de acero inoxidable y por los contraelectrodos y se hace pasar una corriente continua prácticamente constante entre los contraelectrodos y la pieza. La densidad de corriente suele estar comprendida entre 1 y 100 mA.cm^{-2} y se aplica durante un tiempo adecuado (normalmente entre 1 minuto a 2 horas), determinándose la densidad de corriente y el tiempo de aplicación experimentalmente a la luz del tratamiento de las muestras del acero inoxidable en la manera anteriormente descrita.
4. Una vez que se haya aplicado la corriente durante el tiempo requerido, la pieza se desconecta del circuito eléctrico, se retira del baño y se elimina el exceso de ácido, por ejemplo, suspendiendo la pieza sobre el baño durante un tiempo necesario para permitir el drenaje del exceso de ácido desde la superficie al baño.
5. La lámina tratada se transporta luego a un baño de enjuague que contiene agua desionizada o agua desionizada hecha ligeramente alcalina con carbonato sódico o hidróxido sódico y después de enjuagar la lámina se seca en un entorno limpio. La operación de secado se puede realizar mediante evaporación natural o mediante circulación de aire a la temperatura ambiente o temperatura elevada.
6. La lámina secada se corta en placas más pequeñas de tamaño compatible con las dimensiones y configuración de la pila de células combustibles en la que las placas han de incorporarse como placas de campo de flujo y/o placas bipolares, por ejemplo.
En un procedimiento alternativo, en lugar de dividir la lámina de acero inoxidable en las placas individuales después del proceso de tratamiento, después de formarse con los conjuntos de características de canales de flujo de fluido, la lámina de acero inoxidable puede, en cambio, separarse inicialmente (p.e., mediante corte o ataque químico) en placas de dimensiones y configuración adecuadas para su incorporación en la célula electroquímica. Las placas individuales así formadas pueden ser luego individualmente tratadas de conformidad con las etapas 1 a 5 anteriores.
En otra variante, las caras opuestas de la lámina de acero inoxidable o placas individuales pueden someterse al tratamiento en diferentes medidas. Por ejemplo, cada cara puede tratarse con respecto a las condiciones a las que será expuesta en el funcionamiento de la célula electroquímica. Por ejemplo, en el caso de una placa bipolar para una célula combustible, una cara podría exponerse a un fluido que comprenda hidrógeno o metanol (el lado del ánodo) y la cara opuesta puede exponerse a un fluido que comprenda oxígeno (el lado del cátodo). Tratando las dos caras de forma diferente, por ejemplo, para diferentes duraciones, cada cara puede optimizarse según las condiciones a las que estará expuesta durante el funcionamiento de la célula combustible. Por lo tanto, el anterior proceso se puede modificar en la etapa 4 terminando el flujo de corriente entre una cara y el contraelectrodo asociado después de un primer intervalo de tiempo predeterminado que sea adecuado para esa cara (p.e., el lado del ánodo o del hidrógeno). En ese punto, ese lado está desconectado y aislado mientras que circula corriente entre la cara opuesta y su contradictorio asociado de forma continua hasta que termine un segundo intervalo de tiempo predeterminado.
Haciendo referencia ahora la Figura 7, una aplicación de la presente invención está en la producción de una pila de células combustibles que comprenden membranas permeables a los iones 31 y 32 que tienen electrodos catódicos 33 y 34 respectivamente y electrodos anódicos (no ilustrado), unidos a cada una de sus superficies principales. Cada membrana 31, 32 y su ánodo y cátodo asociados forma una unidad de célula combustible. Una placa separadora bipolar 35 provista de características superficiales 36, está dispuesta entre las membranas permeables a los iones 31 y 32 en contacto con sus superficies electródicas. Las placas terminales 37 y 38, provistas de pestañas 39 y 40 para proporcionar la corriente eléctrica generada en la pila de células a un circuito exterior, están dispuestas adyacentes a las membranas 31 y 32 respectivamente. En la realización ilustrada, solamente se muestra una placa separadora bipolar 35. En la práctica, suele existir una pluralidad de placas separadoras bipolares, cada una asociada con pares adyacentes de unidades de células combustibles.
En la pila, la membrana 31 se sujeta con firmeza entre la placa terminal 37 y la placa bipolar 35 para formar así una cámara de gas oxidante 41 y una cámara de gas combustible 42. De manera similar, la membrana 32 se mantiene con firmeza entre la placa terminal 38 y la placa bipolar 35 en cuanto a formar una cámara de gas oxidante 43 y una cámara de gas combustible 44. El combustible de hidrógeno se suministra a los ánodos en las cámaras de gas combustible 42 y 44 a través del conducto de entrada de gas combustible 45 y se eliminan los subproductos a través del conducto 46. El gas oxidante se suministra a los cátodos 33 y 34 en la cámara de gas oxidante 41 y 43 a través del conducto de entrada de gas oxidante 47 y se eliminan los subproductos a través del conducto 48. Las aberturas 49 y 50 situadas en esquinas opuestas de las membranas 31 y 32 están alineadas con los conductos de entrada y de salida del gas hidrógeno 45 y 46 y con las aberturas 51 y 52 en la placa bipolar 35 para facilitar el paso del gas combustible hidrógeno a las cámaras de combustible 42 y 44 y para eliminar los subproductos desde ella.
Las aberturas, no ilustradas, y las aberturas 53 situadas en esquinas opuestas de membrana 31 y 32 están alineadas con los conductos de entrada y salida de oxidantes 47 y 48 y con la abertura 54 y otra no ilustrada en la placa bipolar 35 para facilitar el paso de gas oxidante a las cámaras de oxidantes 41 y 43 y para eliminar los subproductos desde ellas.
Las placas extremas 37 y 38, las membranas 31 y 32 y la placa bipolar 35 están cada una provistas de una pluralidad de aberturas 55 a través de las cuales las varillas del conjunto 56 (una solamente de las cuales se ilustra parcialmente) pasa y se acoplan con tuercas 56A de modo que las unidades de células combustibles y las placas separadoras bipolares estén fijadas entre las placas extremas 37 y 38. Aunque no se ilustra, juntas obturadoras serán interpuestas con las placas de soporte de membranas 31 y 32, las placas bipolares 35 y las placas extremas 37 y 38 para sellar el interior activo de la pila de células combustibles.
Las placas extremas 37, 38 y/o la placa bipolar 35 son de acero inoxidable que ha sido tratado según el proceso de la invención, de modo que la resistencia de interfase entre estas placas y las membranas adyacentes 31 se reduzca de forma significativa. Además, los conductos y también las pestañas 39 y 40 pueden ser acero inoxidable tratado de esta manera. En el caso de las placas extremas 37, 38 solamente necesitan tratarse, en la práctica, las caras que se presentan hacia el interior de la pila de células combustibles. Sin embargo, para mayor simplicidad del tratamiento, la superficie completa de las placas extremas pueden ser así tratadas, incluyendo los bordes que no estén realmente expuestos de forma directa al interior de la pila de células combustibles y por lo tanto, las condiciones de fuerte reducción/oxidación y alta temperatura predominantes durante el funcionamiento de la pila de célula combustible.
Aunque no se ilustra, la pila está convenientemente provista de medios de refrigeración para disipar al menos parte del calor generado durante el funcionamiento. Dichos medios de refrigeración se pueden implantar adaptando una o más de las placas separadoras o con la inclusión de elementos adecuados dentro de la pila de modo que se incorporen pasos de refrigerante que estén en relación de intercambio de calor con el interior activo de la pila de células combustibles y a través del cual pueda pasar un fluido refrigerante tal como agua o aire, estando las partes interiores de los pasos de refrigerante fluido aislados del interior de la pila de células combustibles.
En otra realización de la presente invención, una capa de material de difusión que es eléctricamente conductora y porosa, por ejemplo un papel recubierto de carbón o una película polimérica impregnada de grafito, está dispuesta en las cámaras de gases oxidantes 41 y 43 y/o en las cámaras de gases combustibles 42 y 44. Por ejemplo, la capa de material de difusión puede disponerse entre la placa bipolar 35 y las superficies electródicas adyacentes de las membranas 31 y 32 y/o entre las placas terminales 37 y 38 y las superficies electródicas adyacentes de membranas 31 y 32.

Claims (41)

1. Procedimiento de preparación de un conjunto de célula electroquímica o de un apilamiento de células combustibles, en el que al menos un componente que está expuesto al entorno químico durante el funcionamiento de la célula comprende un componente de acero inoxidable, comprendiendo dicho procedimiento el tratamiento de una superficie de acero inoxidable, antes de la incorporación al conjunto o al apilamiento, con la ayuda de una corriente eléctrica mientras que está en contacto con un electrolito en condiciones que reducen la resistencia de interfase asociada a dicha superficie, en un factor de por lo menos un 5% en comparación con la resistencia de interfase presentada antes dicho tratamiento y la incorporación del componente de acero inoxidable así tratado en un conjunto electroquímico o un apilamiento de células combustibles.
2. Procedimiento según la reivindicación 1, en el que el tratamiento es eficaz para reducir la relación del contenido en hierro respecto al contenido en cromo en la zona de superficie de acero inoxidable por comparación con la relación de hierro a cromo presente antes de dicho tratamiento.
3. Procedimiento según la reivindicación 1, en el que la densidad de corriente a la cual la superficie de acero inoxidable se somete durante al menos la mayor parte de dicho tratamiento es prácticamente constante.
4. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, en el que el acero inoxidable es un acero austenítico.
5. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, en el que el sustrato comprende un acero inoxidable de la serie 300.
6. Procedimiento según la reivindicación 5, en el que el sustrato comprende un acero inoxidable de la serie 316.
7. Procedimiento según la reivindicación 5, en el que el sustrato comprende un acero inoxidable de la serie
316L.
8. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el electrolito comprende al menos un ácido seleccionado de entre el grupo que comprende el ácido sulfúrico, el ácido clorhídrico, el ácido nítrico, el ácido crómico, el ácido oxálco y el ácido fosfórico.
9. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8, en el que el ácido comprende el ácido sulfúrico.
10. Procedimiento según la reivindicación 9, en el que la resistencia de interfase del acero inoxidable es reducida en un factor de por lo menos un 15% por comparación con la resistencia de interfase presente antes de dicho tratamiento.
11. Procedimiento según la reivindicación 9, en el que la resistencia de interfase del acero inoxidable es reducida en un factor de por lo menos un 25% por comparación con la resistencia de interfase presente antes de dicho tratamiento.
12. Procedimiento según la reivindicación 9, en el que la resistencia de interfase del acero inoxidable es reducida en un factor de por lo menos un 40% por comparación con la resistencia de interfase presente antes de dicho tratamiento.
13. Procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que la superficie tratada del acero inoxidable está revestida con un material que aumenta la conectividad eléctrica, después de dicho tratamiento y antes de la incorporación en el conjunto o el apilamiento de células electroquímicas.
14. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 12, en el que la superficie tratada del acero inoxidable está revestida con nitruro de titanio, nitruro de cromo o un material activo de forma electrocatalítica.
15. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que dos superficies o más de acero inoxidable son así tratadas.
16. Procedimiento según la reivindicación 15, en el que el mismo tratamiento se aplica a por lo menos cada una de las superficies principales de acero inoxidable.
17. Procedimiento según la reivindicación 15 ó 16, en el que el tratamiento aplicado a una superficie de acero inoxidable es diferente del aplicado a la otra o varias otras superficies de acero inoxidable.
18. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el conjunto o el apilamiento de células comprende dos componentes de acero inoxidable o más, tratados como se indicó con anterioridad.
19. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el conjunto o el apilamiento comprende placas bipolares, placas de separación, placas de campo de flujo y/o placas de recogida de corriente, de las que al menos una de ellas comprende una placa de acero inoxidable tratada como se indicó con anterioridad.
20. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el tratamiento se realiza con la ayuda de una densidad de corriente situada en el intervalo desde 1 a 100 mA.cm^{-2}.
21. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el tratamiento se realiza con la ayuda de una densidad de corriente mínima de 20 mA.cm^{-2}.
22. Procedimiento cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el tratamiento se realiza con la ayuda de una densidad de corriente de hasta 50 mA.cm^{-2}.
23. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el tratamiento se realiza durante un periodo situado dentro del intervalo desde 0,5 a 180 minutos.
24. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el tratamiento se realiza durante un periodo mínimo de 1 minuto, preferentemente por lo menos 2 minutos.
25. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el tratamiento se realiza durante un periodo de hasta 60 minutos, por ejemplo hasta 10 minutos.
26. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el tratamiento se realiza durante un periodo situado dentro del intervalo de 3 a 7 minutos.
27. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el tratamiento se realiza mientras que el acero inoxidable tiene forma de chapa y en el que la chapa tratada es dividida para formar un determinado número de placas a incorporar en uno o varios conjuntos de células electroquímicas.
28. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 27, en el que el acero inoxidable está inicialmente en forma de chapa y en el que la chapa está dividida para formar un determinado número de placas, antes de realizar el tratamiento a las placas individuales.
29. Procedimiento según la reivindicación 27 ó 28, en el que los canales de drenaje de fluido están formados en la chapa antes de efectuar la división en placas.
30. Procedimiento de preparación de un conjunto de células electroquímicas o de un apilamiento de células combustibles, en el que al menos una placa que está expuesta al entorno químico, durante el funcionamiento de la célula, comprende una placa de acero inoxidable austenítico, comprendiendo dicho procedimiento el tratamiento de una superficie de acero inoxidable, antes de la incorporación al conjunto o al apilamiento, según el procedimiento de la reivindicación 1 con la ayuda de una corriente eléctrica que tiene una densidad de corriente situada en el intervalo desde 20 mA.cm^{-2} a 100 mA.cm^{-2} durante un periodo comprendido entre 1 y 10 minutos, mientras que está en contacto con un electrolito que contiene el ácido sulfúrico, en condiciones que reducen la resistencia de interfase asociada a dicha superficie y que reducen la relación del contenido en hierro al contenido en cromo en la superficie del acero inoxidable, siendo a continuación el acero inoxidable incorporado en el conjunto de célula o apilamiento de células combustibles en forma de placa.
31. Procedimiento según la reivindicación 30, en el que antes del tratamiento, el contenido en cromo en la superficie de acero inoxidable es inferior al contenido en hierro y en el que después del tratamiento, el contenido en cromo en la superficie de acero inoxidable supera el contenido en hierro.
32. Conjunto de célula electroquímica preparado según el procedimiento previsto en cualquiera de las reivindicaciones 1 a 31.
33. Conjunto de célula combustible, preparado según el procedimiento previsto en cualquiera de las reivindicaciones 1 a 31.
34. Conjunto de célula combustible según la reivindicación 33, que es una célula combustible PEM, una célula combustible alcalina, una célula combustible con ácido fosfórico, una célula combustible de metanol directo, una célula combustible de carbonato fundido o una célula combustible de óxido sólido.
35. Célula electroquímica que comprende placas bipolares, placas de separación, placas de campo de flujo y/o placas de recogida de corriente, de las que al menos una de ellas está constituida por una placa tratada de forma anódica de acero inoxidable, que presenta una resistencia de interfase reducida después del tratamiento según el procedimiento previsto en cualquiera de las reivindicaciones 1 a 29.
36. Placa de célula combustible formada con canales de fluido, comprendiendo la placa un acero inoxidable que, antes de su incorporación en la célula combustible, fue tratado mediante el procedimiento previsto en cualquiera de las reivindicaciones 1 a 29.
37. Apilamiento de células combustibles, que comprende:
a)
una serie de unidades de células combustibles, de las que cada una contiene una membrana de intercambio de protones que separa la célula en cámaras de anolito y de catolito y provista de un ánodo y de un cátodo en sus caras opuestas;
b)
una placa de separación, una placa de campo de flujo o una placa bipolar dispuesta entre las unidades adyacentes de célula;
c)
medios de recogida de corriente que comprenden un par de placas localizadas en cada extremidad del apilamiento;
d)
medios de alimentación de combustible a las cámaras de anolito del apilamiento y
e)
medios de alimentación en un gas oxigenado a las cámaras de catolito del apilamiento, de las que al menos una de dichas placas es una placa de acero inoxidable, cuya superficie fue tratada, antes de su incorporación al apilamiento, mediante el procedimiento previsto en cualquiera de las reivindicaciones 1 a 29.
38. Procedimiento de preparación de un componente de acero inoxidable a incorporar en un conjunto de célula electroquímica o un apilamiento de células combustibles, que comprende el tratamiento de una superficie de por lo menos un componente de acero inoxidable, que está expuesto al entorno químico durante el funcionamiento de la célula, antes de la incorporación al conjunto o al apilamiento, con la ayuda de una corriente eléctrica mientras está en contacto con un electrolito en condiciones que reducen la resistencia de interfase asociada a dicha superficie, el revestimiento de la superficie tratada de componente con un material conductor de la electricidad y la incorporación del componente de acero inoxidable así tratado en un conjunto electroquímico o un apilamiento de células combustibles.
39. Procedimiento de preparación de un componente de acero inoxidable a incorporar en un conjunto de célula electroquímica o un apilamiento de células combustibles, que comprende el tratamiento de una superficie de por lo menos un componente de acero inoxidable, que está expuesto al entorno químico durante el funcionamiento de la célula, antes de la incorporación al conjunto o al apilamiento, con la ayuda de una corriente eléctrica mientras que está en contacto con un electrolito en condiciones que reducen la resistencia de interfase asociada a dicha superficie, el revestimiento de la superficie tratada con nitruro de titanio o nitruro de cromo o un material activo de forma electrocatalítica y la incorporación del componente de acero inoxidable así tratado en un conjunto electrolítico o un apilamiento de células combustibles.
40. Procedimiento según la reivindicación 39, en el que la superficie tratada está revestida con un material activo de forma electrocatalítica, seleccionado de entre el grupo que comprende uno o varios metales del grupo de platino o sus óxidos, el cerio o un de sus óxidos, el rutenio o uno de sus óxidos, el óxido de ruteno y un óxido de metal no noble, mezclas de RuO_{2} con al menos uno de los compuestos TiO_{2}, SnO_{2}, IrO_{2}, PtO, Sb_{2}O_{3}, Ta_{2}O_{5}, PdO, CeO_{2}, Co_{3}O_{4} y la incorporación del componente de acero inoxidable así tratado en un conjunto electroquímico o un apilamiento de células combustibles.
41. Conjunto de célula electroquímica o apilamiento de células combustibles que comprende un componente de acero inoxidable, que está expuesto al entorno químico en la célula durante el funcionamiento, siendo preparado el componente según el procedimiento previsto en cualquiera de las reivindicaciones 38 a 40.
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