Ingeniro

Pila de combustible


Pila de hidrógeno. La celda en sí es la estructura cúbica del centro de la imagen.
Una pila de combustible, también llamada célula o celda de combustible es un dispositivo electroquímico de conversión de energía similar a una batería, pero se diferencia de esta última en que está diseñada para permitir el abastecimiento continuo de losreactivos consumidos; es decir,produce electricidad de una fuente externa de combustible y de oxígeno1 u otro agente oxidante en contraposición a la capacidad limitada de almacenamiento deenergía que posee una batería. Además, los electrodos en una batería reaccionan y cambian según cómo esté de cargada o descargada; en cambio, en una celda de combustible los electrodos son catalíticos y relativamente estables.
El procesoelectroquímico que tiene lugar es de alta eficiencia y mínimo impacto ambiental. En efecto, dado que la obtención de energía en las pilas de combustible está exenta de cualquier proceso térmico o mecánico intermedio, estos dispositivos alcanzan eficiencias mayores que las máquinas térmicas, las cuales están limitadas por la eficiencia delCiclo de Carnot.La eficiencia energética de una pila de combustibleestá generalmente entre 40-60%, o puede lelgar hasta un 85% en cogeneración si se captura el calor residual para su uso. Por otra parte, dado que el proceso no implica la combustión de los reactivos, las emisiones contaminantes son mínimas.
Es importante establecer las diferencias fundamentales entre las pilas convencionales y las pilas de combustible. Las baterías convencionales sondispositivos de almacenamiento de energía, es decir, el combustible está en su interior y producen energía hasta que éste se consume. Sin embargo, en la pila de combustible los reactivos de suministran como un flujo continuo desde el exterior, lo que permite generar energía de forma ininterrumpida.
En principio, aunque las pilas de combustible podrían procesar una amplia variedad de reductores yoxidantes;cualquier sustancia que se pueda oxidar en una reacción química y que se pueda suministrar de forma continua (como un fluido) al ánodo de una pila de combustible, puede ser un reductor y del mismo modo, el oxidante podría ser cualquier fluido que se pueda reducir (a una velocidad adecuada) en la reacción química que tiene lugar en el cátodo.2 El agua que suministra esta clase de célula es la queusan los astronautas para beber.3
El mercado de las pilas de combustible está creciendo, y Pike Research estima que en 2020 se comercializarán de pilas de combustible estacionarias que alcanzarán los 50 GW.4
El fabricante de automóviles japonés Honda, la única firma que ha obtenido la homologación para comercializar su vehículo impulsado por este sistema, el FCX Clarity, en Japón y Estados Unidos,ha desarrollado también la Home Energy Station, (HES), un sistema autónomo y doméstico que permite obtener hidrógeno a partir de gas natural para repostar vehículos de pila de combustible y aprovechar el proceso para generar electricidad y agua caliente para el hogar.
Índice
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1 Historia
2 Tecnología
2.1 Tensión
2.2 Materiales
2.3 Consideraciones de diseño en las pilas decombustible
3 Sistemas de pilas de combustible
3.1 Celda unitaria
3.2 Apilamientos
3.3 Sistemas basados en pilas de combustible
4 Tipos de pilas de combustible
4.1 Pila de Combustible de Membrana de intercambio protónico (PEM)
4.2 Pila de combustible de Metanol (DMFC)
4.3 Pilas de Combustible Alcalinas (AFC)
4.4 Pila de Combustible de Ácido Fosfórico (PAFC)
4.5 Pila de Combustible de Carbonatofundido (MCFC)
4.6 Pila de Combustible de Óxido Sólido (SOFC)
4.7 Comparación entre los distintos tipos
4.8 Otros tipos de pilas de combustible
5 Rendimiento
6 Aplicaciones de las celdas de combustible
6.1 Energía
6.2 Cogeneración
6.3 Vehículos de pila de combustible
6.3.1 Automóviles
6.3.2 Autobuses
6.3.3 Montacargas
6.3.4 Motocicletas y bicicletas
6.3.5 Aviones
6.3.6 Barcos...