Pila de combustible

La pila de combustible es un sistema electroquímico en el que la energía de una reacción química se convierte directamente en electricidad. A diferencia de la pila eléctrica o batería, una pila de combustible no requiere ser recargada, ya que funciona mientras el combustible y el oxidante le sean suministrados desde fuera de la pila.

Fue William Robert Grove quien realizó los primeros experimentos, aunque los principios básicos de funcionamiento de la pila de combustible los descubrió algo antes el profesor suizo Christian Friedrich Schoenbein.

Una pila de combustible ó fuel cell consiste en un ánodo en el que se inyecta el combustible (comúnmente hidrógeno, amoníaco o hidrazina) y un cátodo en el que se introduce un oxidante (normalmente aire u oxígeno). Los dos electrodos de una pila de combustible están separados por un electrólito iónico conductor.

Su principio de funcionamiento es inverso al de una electrólisis. Por ejemplo, en la electrólisis del agua, se separa este compuesto en sus dos componentes, hidrógeno y oxígeno, mientras que en una pila de combustible se obtendría una corriente eléctrica por medio de la reacción entre estos dos gases.

El sistema opera con dos tipos de gases, combustible y oxidante, que pasan a través de las superficies del ánodo y cátodo opuestas al electrolito, respectivamente, y generan energía eléctrica por oxidación electroquímica del combustible, generalmente hidrógeno, y la reducción electroquímica del oxidante, normalmente oxígeno. Se transforma entonces la energía química en energía eléctrica y vapor de agua.

Este concepto nuevo ofrece ventajas sustanciales sobre la tecnología clásica de combustión, no solamente por el aumento de la eficiencia hasta niveles de 30-40% sino también porque la única emisión producida es vapor de agua. De forma global, los automóviles que utilizan hidrógeno como combustible más de un 20% más eficientes que los movidos por energías sucias.

En 2002 la Comisión Europea creó un grupo de alto nivel sobre el hidrógeno y las pilas de combustible al que se le encargó la redacción de un documento que reflejara las actividades de investigación y de tipo no técnico necesarias para pasar de la actual economía basada en la energía de los combustibles fósiles a una futura economía sostenible orientada al hidrógeno con convertidores de energía de pilas de combustible. En este informe contiene una serie de pautas para realizar una planificación estratégica futura y recomendaciones para profundizar los esfuerzos en investigación, desarrollo de las tecnologías del hidrógeno y de las pilas de combustible con el fin de allanar el camino hacia una economía del hidrógeno sostenible.

Ford, Daimler-Chrysler, Honda, General Motors y Toyota son algunas de las grandes compañías que trabajan intensamente para la obtención de vehículos de emisión cero impulsados por pilas de combustible. Se ha previsto una producción a escala industrial de vehículos dentro del periodo 2008-2010.

Entre sus principales ventajas destacamos:

• Altas eficiencias en la utilización del combustible
• Emisión cero de contaminantes
• Reducción del peligro medioambiental inherente de las industrias extractivas
• Funcionamiento silencioso
• Admisión de diversos combustibles
• Altas densidades energéticas
• Bajas temperaturas y presiones de operación
• Flexibilidad de emplazamiento
• Capacidad de cogeneración
• Rápida respuesta a variaciones de carga
• Carácter modular
• Simplicidad del dispositivo
• Seguridad energética

Y entre las desventajas o problemas en los que se está trabajando:

• La producción del hidrógeno resulta muy costosa al no ser éste una fuente primaria
• La obtención del hidrógeno puro supone un precio elevado
• Alto coste destinado a los sistemas de almacenamiento y suministro
• Alto peso de pilas de combustible para los prototipos actuales
• Elevado gasto energético para licuar el hidrógeno
• La producción de algunos componentes, al no efectuarse a gran escala, implica un coste elevado
• Tecnología emergente y baja demanda de unidades, que no puede competir en precio con tecnologías convencionales

Os dejamos con video sobre el hidrógeno, las pilas de combustible y el automóvil:

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