Celdas de combustibles

Celdas de Combustible¿Qué es una celda de combustible?

Una celda de combustible es un dispositivo electroquímico cuyo concepto es similar al de una batería. Consiste en la producción de electricidad mediante el uso de químicos, que usualmente son hidrógeno y oxígeno, donde el hidrógeno actúa como elemento combustible, y el oxígeno es obtenido directamente del aire.

También pueden serusados otros tipos de combustibles que contengan hidrógeno en su molécula, tales como el gas metano, metanol, etanol, gasolina o diesel entre otros. |
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Debido a que la generación de energía eléctrica es directa, la eficiencia que alcanza una celda de combustible puede ser muy elevada, además al no tener partes en movimiento son muy silenciosas. Sumado a todo esto hay que agregar que la celda decombustible no usa la combustión como mecanismo de generación de energía, lo que la hace prácticamente libre de contaminación.

Las celdas de combustible individuales pueden combinarse para producir motores más potentes impulsados por ejemplo a hidrógeno.

Pueden ser fabricadas de distintos tamaños y para distintas aplicaciones que van desde su uso en telefonía celular, hasta el uso de éstaspara impulsar automóviles. |
Funcionamiento El funcionamiento de una celda de combustible consiste básicamente en la oxidación del hidrógeno en agua, generando energía eléctrica y calor directamente, sin pasar por generadores u otros artefactos.
Toda celda de combustible está compuesta por un ánodo, un cátodo y electrolitos. Sin embargo, siendo la oxidación del hidrógeno igual para todos lostipos de celdas de combustible, los materiales usados en éstas son muy variados.
La reacción producida da lugar a la formación de electricidad, calor y agua.
Esto se logra alimentando el hidrógeno en el ánodo de la celda y el oxigeno en el cátodo, los cuales están separados por una membrana electrolítica. |
La reacción se produce dentro de la celda misma.
La producción de agua toma lugar endistintas partes de la celda dependiendo del electrolito utilizado.

El hidrógeno fluye hacia el ánodo de la celda, donde una cubierta de platino ayuda a quitar los electrones a los átomos de hidrógeno dejándolo ionizado, o sea, en forma de protones ( H+). La membrana electrolítica permite el paso solo de los protones hacia el cátodo. | |
Debido a que los electrones no pueden pasar a travésde la membrana, se ven forzados a salir del ánodo por un circuito externo como forma de corriente eléctrica, ésta es la corriente eléctrica que se utiliza para hacer funcionar los artefactos.
Luego, a medida que el cátodo deja fluir a través de él al oxígeno, éste se combina con los protones y los electrones anteriormente citados para formar agua. Como esta reacción naturalmente está desplazadahacia la formación de agua, cuando se produce, se libera energía en forma de calor. Esta una reacción positiva y por lo tanto exotérmica.
El proceso químico que se lleva a cabo es el siguiente:Ánodo: 2H2 4H+ + 4e-
Cátodo: 4e- + 4H+ + O2 2H2O
Reacción completa: 2H2 + O2 2H2OEsta operación se puede hacer de manera contínua si los suministros de componentes se hacen en forma constante y a unrégimen de flujo estable.
En este tipo de operación, al hacerse en forma isotérmica, las limitaciones termodinámica para el rendimiento no existen (Ciclo de Carnot). |
Tipos de celdas de combustible» Ácido Fosfórico (PAFC)
Temperatura de operación: ~ 220 °C Este es el tipo de celda de combustible más desarrollado a nivel comercial y ya se encuentra en uso en aplicaciones tan diversas como clínicas,hospitales, hoteles, edificios de oficinas, escuelas, plantas eléctricas y una terminal aeroportuaria. Las celdas de combustible de ácido fosfórico generan electricidad a mas del 40% de eficiencia - y cerca del 85% si el vapor que ésta produce es empleado en cogeneración - comparado con el 30% de la más eficiente máquina de combustión interna. Este tipo de celdas puede ser usado en vehículos...