Celdas De Un Combustble

olCELDAS DE COMBUSTIBLE
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Departamento de F´ ısica, Universidad del Valle, AA 25360, Cali, Colombia** (Dated: 31 de octubre de 2007)

El siguiente articulo muestra los principios b´sicos de funcionamiento de las Celdas de Coma bustible. Tambi´n se nombran algunas de las caracter´ e ısticas que poseen de acuerdo con el material que utilizan como electrolito; as´ como las ventajas ydesventajas que genera la utilizaci´n de una o ı o de otra. Por ultimo se muestran las aplicaciones industriales que poseen de acuerdo con la eficiencia ´ que cada una de ellas genera, en t´rminos de la potencia que suministran. e

I.

INTRODUCTION

II.

THEORETICAL FRAMEWORK

Aunque el principio de funcionamiento de las celdas de hidr´geno o de combustible (C. de C.) fue descubierto o en el a˜ode 1839, por William Grove, jurista y f´ n ısico aficionado brit´nico, no fue hasta principios de los a˜os a n de 1960 en que fue aplicada en las misiones espaciales de la Nasa, Apolo y G´minis, para suministrar energ´ e ıa el´ctrica y agua potable, a partir de all´ la industria las e ı reconoci´ como una opci´n t´cnica, pero en ese momento o o e enfrentaban a´n barreras tecnol´gicas y altos costosde u o producci´n. o En a˜os m´s recientes, alrededor de 60 empresas en n a todo el mundo, de las cuales siete de estas se encuentran dentro de las 10 m´s grandes del mundo en cuanto a a ganancias se refiere, trabajan en su investigaci´n, deo sarrollo y determinaci´n de sus potenciales aplicaciones, o con el objeto de hacerlas m´s confiables, durables y rea ducir su costo. Se considera que estatecnolog´ revoluıa cionar´ el mundo como en su momento lo hizo el motor a de combusti´n interna teniendo impactos positivos tanto o econ´micos, como en el medio ambiente. o Al realizar una investigaci´n de tipo exploratorio sobre o este tema, se pudo determinar que actualmente tanto a nivel nacional como internacional, la b´squeda de fuentes u renovables de energ´ que sean m´s baratas, eficientes y ıa,a sobre todo que no incrementen la contaminaci´n ambio ental, respecto a las fuentes convencionales de energ´ ıa, est´ en crecimiento, debido a los grandes problemas ama bientales originados por algunos de los gases que emanan ´stas y la inminente desaparici´n de las fuentes de energ´ e o ıa derivadas del petr´leo que va por senda irreversible. Es o as´ pues, que muchas de las industrias queexisten acı tualmente, incluyendo el sector automotriz, est´n invira tiendo recursos considerables en encontrar e implementar nuevas tecnolog´ para sustituir los m´todos de producıas e ci´n tradicionales y permanecer competitivas en los mero cados futuros. Una de estas nuevas fuentes de energ´ ıa son las celdas de combustible que aunque han tenido un incipiente avance en todos estos a˜os, hoy en d´est´n n ıa a obteniendo fuerza y confianza en el mercado.

En la aproximaci´n de masa efectiva, el Hamiltoniano o para el acople de un electr´n a los fonones-LO en un pozo o cu´ntico de GaAs/Alx Ga1−x As bajo los efectos de tema peratura (T ) y presi´n hidrost´tica (P ) en la direcci´n z o a o esta dado por: H = He + Hp + He−p , con He = p2 + V (z, P, T ), 2m∗ (P, T ) 1,2 1 ωq (a† aq + ), q 2 (2)(1)

Hp =
q

(3)

donde p es el operador de momento del electr´n y o el subindice 1 (2) indica el material del pozo (barrera), m∗ (P, T ) y V (z, P, T ) son la masa efectiva en la banda 1,2 de conducci´n y el potencial de confinamiento del eleco tr´n, ambos como funci´n de P y T , que ademas, tambi´n o o e dependen de la concentraci´n x de Al, y son dados por: o 2 1 + Eg Eg + 0,341
−1

m∗(P, T ) = 1 + 7,51 1

m0 , (4)

m∗ = m∗ + 0,083xm0 , 2 1

(5)

donde Eg eV es el band gap del GaAs dependiente de P en el punto Γ, el cual a bajas temperaturas se escrbe como: Eg (P, T ) = 1,519 + 10,7 × 10−3 P − 5,405 × 10−4 T 2 /(T + 204), (6)

V (z, P, T ) =

0 V0

para |z| ≤ W/2 , para |z| ≥ W/2

(7)

3 donde W es el ancho del pozo y V0 (P, T ) es la altura de la barrera...