Sustentator lo explica: pilas de combustible
Una pila de combustible es un dispositivo de conversión energética. Cuando una reacción química ocurre en su interior, transforma la energía liberada en energía eléctrica. Esta conversión es realizada sin la intervención de partes móviles, lo que implica muy poco ruido y una gran eficiencia energética. Sumado a esto, emiten poca o nula cantidad de gases contaminantes (SOx, CO, NOx, etc.) o contribuyentes al calentamiento global.
Por el contrario, una pila de combustible produce energía de manera continua, siempre y cuando combustible y oxígeno le sean suministrados. El oxígeno es aportado directamente del aire ambiente, mientras que el combustible más apropiado y prometedor es el hidrógeno (también existen aplicaciones para metanol y gas natural).
Una pila está constituida por unidades individuales llamadas “celdas de combustible”. La celda, a su vez, está formada por dos electrodos y un electrolito que los separa, el cual permite el paso de iones pero no de electrones.
Existen distintos tipos de pilas de combustible que se clasifican según el electrolito que utilizan. Ácido fosfórico, carbonatos fundidos, óxidos sólidos, cerámica y membranas poliméricas son sólo algunos ejemplos. La diferencia entre ellos estriba en la temperatura de trabajo de la celda, eficiencia de conversión, densidad energética, costo de fabricación, requerimientos de pureza en cuanto al combustible y consecuentemente con todo lo anterior, su campo de aplicación.
Las pilas de combustible de membrana polimérica (PEMFC) son ideales para vehículos eléctricos debido a su alta densidad energética,su rendimiento energético (el doble que el de un motor de combustión interna), temperatura de trabajo (60-100 ªC) y a su capacidad de satisfacer cambios repentinos en la demanda de potencia. En contrapartida, las PEMFC requieren como combustible hidrógeno de alta pureza (que contenga menos de 30 ppm de CO). Este es un desafío técnico-económico a superar.
El principio de funcionamiento de la celda de combustible alimentada a hidrógeno es el inverso al de la electrólisis del agua. En el electrodo negativo (ánodo) el hidrógeno entra en contacto con un catalizador de platino y se disocia en protones y electrones. Estos electrones no son capaces de atravesar el electrolito y se ven obligados a recorrer un circuito externo, donde se los utiliza como electricidad.
En el electrodo positivo (cátodo), el oxígeno del aire reacciona con los protones (provenientes del electrolito) y los electrones (provenientes del circuito externo) para formar agua. De esta manera, la celda es capaz de generar hasta 1,2 V de tensión, y combinando suficientes de ellas pueden obtenerse potencias del orden de KW o incluso MW, con una eficiencia energética máxima de 80 % (el % restante se pierde en forma de calor) y con agua como único subproducto del proceso.
Las pilas de combustible son aplicables en vehículos eléctricos, en dispositivos portátiles (celulares, notebooks, etc), en la generación de calor y potencia para viviendas y fábricas, y en centrales eléctricas de cogeneración que aprovechen también las pérdidas térmicas de las pilas, lográndose así instalaciones de muy alto rendimiento.
Son capaces de generar una energía igual de limpia que el combustible que utilicen y la manera en la que haya sido producido. El verdadero cambio estará en utilizar celdas que se alimenten con hidrógeno, o biocombustibles de segunda generación, producidos a partir de energías renovables, de forma sostenible y no contaminante.
La explotación de esta tecnología dentro de “la economía del hidrógeno” es una prometedora alternativa de producción energética descentralizada frente al esquema actual de economía fósil que día a día ofrece menores beneficios.
Fuentes:“Energía alternativa”, Volumen 2, Editorial Thomson Gale|Wikipedia|HowStaffWorks|Bloomenergy
