potencia de energia de celdas de combustible

Las celdas de combustible (CDC) o también llamadas pilas de combustible o pilas de
hidrógeno (fuel cell) funcionan entregando energía y potencia por tiempo indeterminado
mientras se alimente el sistema con hidrógeno.
Sin embargo, esta energía eléctrica es afectada por no solamente elementos
constructivos sino que además por condiciones ambientales de trabajo.
Es ampliamente conocida laviabilidad de las celdas de combustible debido a la
consistente base teórica desarrollada por 1839. El alemán/suizo Christian Friedrich
Schönbein publicó un artículo sobre el hidrógeno-oxígeno en el "Philosophical
Magazine" en enero de 1839.
Alrededor de la misma fecha el inglés Sir William Grove (1811-1896) estaba trabajando
en conexión en serie y paralelo en su poderosa batería platino – zinc.En el artículo que
publicó también en el "Philosophical Magazine" en febrero de 1839, Sir Grove indicaba
la posibilidad de la reacción del hidrógeno – oxígeno para generar electricidad,
presentando en todos los detalles la celda de combustible.
A partir de ello las celdas de combustible han sido sometidos a muchos tipos de presión
(económica, tecnológica y política) que han afectado sudesarrollo y que analizaremos
en próximos artículos; sin embargo por ahora nos ocuparemos de las características
técnicas de la energía eléctrica generada por las Celdas de Combustible y la
configuración básica del diseño para afrontar las limitación de tensión y evitar perdidas
en el proceso.
Como se sabe, el funcionamiento de las Celdas de Combustible es simple. El hidrógeno
que pasa por unmedio electrolítico (membrana de intercambio de protones en el caso de
las Celdas de Combustible tipo PEM1), que permite el paso de los protones del
hidrógeno, rechazando los electrones que son obligados a pasar por el circuito y carga
eléctrica con la consecuente generación de corriente eléctrica. Ver la Figura N˚1.

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Celdas de Combustible que operan a bajas temperaturas (entre 60 - 100ºC), densidad de potencia alta.
De acuerdo con el Departamento de Energía de los Estados Unidos, "son las más adecuadas para
vehículos ligeros, edificios, y potencialmente para reemplazar baterías recargables en vídeo cámaras y
teléfonos celulares y laptops". Estas celdas usan un polímero conductor de protones como electrolito
(Nafion), catalizador de Platino.

Figura N˚1: Principios básicos delas Celdas de Combustible.

Este esquema que parece simple se complica por las variables que se introducen
respecto combustible (hidrógeno), fuente de origen, calidad, almacenamiento, etc. Estas
variables que afectan el funcionamiento y las características técnicas de la energía
generada, se tratarán en posteriores artículos. Por ahora nos centraremos en analizar las
características de laenergía que es generada en las Celdas de Combustible.

¿Cuál es la Energía y Tensión que se general en las Celda de
Combustible?
La energía generada tiene características especiales que dependen de varios factores
tales como la presión del gas combustible, su concentración, temperatura y cómo estos
afectan la tensión de generación.
En muchos de los equipos utilizados para generación deenergía eléctrica es muy clara
la idea de cómo se realiza el proceso de generación de electricidad. Un buen ejemplo es
un generador de electricidad impulsado por molinos de viento, donde la energía cinética
del aire nueve las hélices que producen la rotación del eje del generador, como se
muestra en la Figura N˚2.

Figure 2.

Una turbina simple la potencia o energía suministrada y la energíaeléctrica generada
puede ser simple y fácilmente comprendida.

En las Celdas de Combustible, visualizar la transformación de le energía es mas
dificultoso. Las ecuaciones básicas del proceso se inician al considerar que el
combustible (hidrógeno) está siendo quemado a través de la simple reacción.
2H2 + O2 => 2H2O
En este caso, en lugar de liberar energía calórica, se produce la energía...