celdas de combustible

Pilas de combustible

Hacia fuentes
de energía
“más limpias”

El combustible
del futuro:
un coche que
funciona con hidrógeno
En el ICMA se investigan
los materiales utilizados
en las pilas de combustible

Un poco de Historia...
Desde mediados del siglo XIX ya se conocen
los principios del funcionamiento de las
pilas de combustible, mucho antes de que
pudiesen intuirse susaplicaciones.

Sir William Robert Grove, jurista de profesión
y físico de vocación, hizo público un
experimento en 1839 que demostraba la
posibilidad de generar corriente eléctrica
a partir de una reacción electroquímica
entre hidrógeno y oxígeno.

SU exPerimento:
El experimento consistía en
unir una serie de cuatro celdas
electroquímicas, cada una de las
cuales estaba compuesta por unelectrodo con hidrógeno y otro
con oxígeno, separados por un
electrolito.
Grove comprobó que la reacción
del hidrógeno en el electrodo
negativo combinada con la
del oxígeno en el positivo
generaba una corriente
Años después:
eléctrica.
Hasta 1960 no existió un interés práctico
en ellas, cuando el programa espacial de
la NASA decidió emplearlas en las misiones
Géminis y Apolo.

Haciafuentes de energía “más limpias”
El aumento de la población, el uso masivo de vehículos de transporte
y el incremento de la actividad industrial han hecho que en el siglo XX
hayamos prácticamente agotado las reservas de combustible fósiles,
emitido cantidades ingentes de CO2 a la atmósfera produciendo el temido
calentamiento global, y que finalmente, nos hayamos dado de cuenta de
lainsostenibilidad de esta situación.
Hemos por tanto de buscar alternativas al consumo masivo de
combustibles fósiles, y entre estas se encuentran como una buena opción
de futuro el uso de pilas de combustible.

recordando cosas de Química…
Las celdas de combustible son reactores electroquímicos donde la
energía química se transforma en electricidad sin que medie ningún
proceso de combustión.
Eldispositivo es muy simple: está formado por dos electrodos
separados por un electrolito, material que permite el paso de iones
—átomos cargados positiva o negativamente— pero no de electrones.
En el electrodo negativo, ánodo, tiene lugar la oxidación del combustible
(hidrógeno, metanol, etc.) y en el positivo, cátodo, la reducción del
oxígeno del aire.
Una de las reacciones más simples se daen la pila de hidrógeno, donde
hidrógeno y oxígeno se combinan para formar agua, creando energía
eléctrica y calor.
Reacción en el ánodo:

2H2 ➔

4H+ + 4e-

Reacción en el cátodo: O2 + 4H+ + 4e- ➔

2H2O

tipos de pilas de combustible
membrana polimérica (Pem)
También se llaman pilas de combustible de
membrana de intercambio de protones. Las
PEM usan como electrolito un polímerosólido
y electrodos porosos de carbono que contienen
platino como catalizador.
Necesitan hidrógeno y oxígeno, trabajan a
bajas temperaturas y son ligeras, por ello
su uso principal se presenta en el sector del
transporte.

Óxido sólido (SoFC)
Las SOFC usan como electrolito un componente
cerámico duro y no poroso.
Este tipo de pilas pueden operar a temperaturas
muy altas, hasta unos1.000ºC, lo que las hace
apropiadas para su uso en sistemas estáticos
tales como centrales
de generación
de energía.

Aplicaciones …
Las aplicaciones de las pilas de combustible abarcan una amplia
variedad de productos: desde dispositivos portátiles (teléfonos móviles,
ordenadores, pequeños electrodomésticos), aplicaciones portátiles a
vehículos de todo tipo (coches, autobuses, barcos), hastageneradores
e stacionarios de calor y energía para empresas, hospitales, zonas
residenciales, etc.

En los dispositivos portátiles, el uso de pilas de combustible y su miniaturización
presenta grandes ventajas frente a las baterías convencionales: incrementa
el tiempo de operación, reduce su peso y no necesita recarga. En este tipo de
aplicaciones se utilizan las PEM y las DMFC.
La...