Celdas de combustible

Celda de combustible.

Una celda de combustible es como una fabrica que toma combustible a la entrada del proceso y produce electricidad a la salida del proceso. Una celda de combustible continuara obteniendo producto a la salida (electricidad) tanto como materia prima (combustible) es suministrado. Esta es la diferencia entre la celda de combustible y la batería. Mientras ambas dependan de laelectroquímica para producir su magia, una celda no se consume cuando produce electricidad, es realmente una fábrica, una coraza, la cual transforma la energía química almacenada en combustible a energía eléctrica; es decir, a diferencia de las baterías, una celda de combustible no se agota ni requiere recarga. Producirá energía en forma de electricidad y calor mientras se le provea decombustible. El único subproducto que se genera es agua 100% pura.

Una celda de combustible consiste en dos electrodos separados por un electrolito. Oxígeno pasa sobre un electrodo e hidrógeno sobre el otro. Cuando el hidrógeno es ionizado pierde un electrón y al ocurrir esto ambos (hidrógeno y electrón) toman diferentes caminos hacia el segundo electrodo. El hidrógeno migra hacia el otro electrodo através del electrolito mientras que el electrón lo hace a través de un material conductor. Este proceso producirá agua, corriente eléctrica y calor útil. Para generar cantidades utilizables de corriente las celdas de combustibles son "amontonadas" en un emparedado de varias capas.

H2 + ½ O2 H2O

Las celdas de combustible son una familia de tecnologías que usan diferenteselectrólitos y que operan a diferentes temperaturas. Cada miembro de esa familia tiende a ser más apropiada para ciertas aplicaciones. Por ejemplo, las celdas de combustible de membrana eléctrica polimérica han demostrado ser apropiadas para su aplicación en autos, mientras que las celdas de combustible de carbonatos fundidos parecen ser más apropiadas para uso con turbinas a gas.

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Figura 1.Esquema de funcionamiento de la celda de combustible.

El principio de la celda de combustible (o célula de combustible) Figura 1, fue descubierto por el científico Christian Friedrich Schönbein en Suiza en 1838 y publicado en la edición de enero de 1839 del “Philosophical Magazine”. De acuerdo con este trabajo, la primera celda de combustible fue desarrollada por Sir William Grove un científicoGalés. Un primer boceto fue publicado en 1843. Para fabricar la celda de combustible utilizó materiales similares a los usados hoy en día para la celda de combustible de ácido fosfórico. No fue hasta 1959 cuando el ingeniero británico Francis Thomas Bacon desarrolló con éxito una celda inmóvil de combustible de 5 kilovatios. En 1959, un equipo encabezado por Harry Ihrig construyó un tractorbasado en una celda de combustible de 15 kilovatios para Allis-Chalmers que fue expuesto en EE.UU. en las ferias del estado. Este sistema utilizó hidróxido del potasio como electrolito y el hidrógeno y el oxígeno comprimidos como reactivos. Más adelante, en 1959, Bacon y sus colegas mostraron una unidad de 5 kW capaz de accionar una máquina de soldadura, que condujo a que en los años 60 las patentes deBacon licenciadas por el fabricante de motores de aviación Pratt y Whitney fuesen utilizadas –al menos sus conceptos- en los Estados Unidos en su programa espacial para proveer de electricidad y de agua potable a los astronautas (hidrógeno y oxígeno que está fácilmente disponible de los tanques de la nave espacial).
Paralelamente a Pratt & Whitney Aircraft, General Electric desarrolló la primeracelda de combustible que utilizaba una membrana intercambiadora de protones (PEMFCs) para las misiones espaciales Gemini. La primera misión que utilizó PEFCs fue géminis V. Sin embargo, las misiones espaciales Apolo y las misiones subsecuentes Apolo-Soyuz, de Skylab, y de transbordadores espaciales utilizaban celdas de combustible basadas en el diseño de Bacon, desarrollado por Pratt & Whitney...