Qué son las pilas de combustible
Las pilas de combustible funcionan como las baterías, pero no se agotan ni necesitan recargarse. Producen electricidad y calor siempre que se les suministre combustible. Una pila de combustible está formada por dos electrodos -un electrodo negativo (o ánodo) y un electrodo positivo (o cátodo)- que rodean un electrolito. El ánodo recibe un combustible, como el hidrógeno, y el cátodo, aire. En una pila de combustible de hidrógeno, un catalizador situado en el ánodo separa las moléculas de hidrógeno en protones y electrones, que toman caminos diferentes hacia el cátodo. Los electrones pasan por un circuito externo, creando un flujo de electricidad. Los protones migran a través del electrolito hasta el cátodo, donde se unen con el oxígeno y los electrones para producir agua y calor. Más información:
Musk en las pilas de combustible
Una pila de combustible es una célula electroquímica que convierte la energía química de un combustible (a menudo hidrógeno) y un agente oxidante (a menudo oxígeno[1]) en electricidad a través de un par de reacciones redox[2]. Las pilas de combustible se diferencian de la mayoría de las baterías en que requieren una fuente continua de combustible y oxígeno (normalmente del aire) para mantener la reacción química, mientras que en una batería la energía química suele proceder de los metales y sus iones u óxidos[3] que normalmente ya están presentes en la batería, excepto en las baterías de flujo. Las pilas de combustible pueden producir electricidad de forma continua mientras se les suministre combustible y oxígeno.
Las primeras pilas de combustible fueron inventadas por Sir William Grove en 1838. El primer uso comercial de las pilas de combustible se produjo más de un siglo después, tras la invención de la pila de combustible de hidrógeno-oxígeno por Francis Thomas Bacon en 1932. La pila de combustible alcalina, también conocida como pila de combustible Bacon en honor a su inventor, se ha utilizado en los programas espaciales de la NASA desde mediados de los años 60 para generar energía para los satélites y las cápsulas espaciales. Desde entonces, las pilas de combustible se han utilizado en muchas otras aplicaciones. Las pilas de combustible se utilizan como energía primaria y de reserva para edificios comerciales, industriales y residenciales y en zonas remotas o inaccesibles. También se utilizan para alimentar vehículos con pilas de combustible, como carretillas elevadoras, automóviles, autobuses, barcos, motocicletas y submarinos.
Central eléctrica de pilas de combustible
Al igual que una batería, una pila de combustible produce electricidad a través de una reacción electroquímica, que genera electricidad sin ninguna combustión. A diferencia de las baterías, las pilas de combustible no se desgastan y proporcionan electricidad continuamente mientras haya una fuente constante de combustible y oxígeno.
Las pilas de combustible suelen generar electricidad con hidrógeno y sólo emiten agua y calor. En las pilas de combustible de membrana electrolítica de polímero (PEM), el hidrógeno se introduce en un lado de la pila de combustible y el oxígeno en el otro. Los iones de hidrógeno atraviesan una membrana y reaccionan con el oxígeno del otro lado para formar H2O (o agua) y crear electricidad.
Una sola pila de combustible produce aproximadamente un voltio de energía. Para aumentar la cantidad de electricidad generada, las pilas de combustible individuales se combinan para crear una pila de combustible. Dependiendo de la aplicación, una pila de combustible puede contener sólo unas pocas células, como cuando se utiliza para la generación de energía portátil para ordenadores portátiles u otros aparatos electrónicos de consumo, o cientos de células individuales, como cuando se utiliza para alimentar vehículos de pasajeros.
Gama de coches de hidrógeno de Toyota
Un vehículo de pila de combustible (FCV) o vehículo eléctrico de pila de combustible (FCEV) es un vehículo eléctrico que utiliza una pila de combustible, a veces en combinación con una pequeña batería o supercondensador, para alimentar su motor eléctrico de a bordo. Las pilas de combustible de los vehículos generan electricidad generalmente utilizando el oxígeno del aire y el hidrógeno comprimido. La mayoría de los vehículos de pila de combustible se clasifican como vehículos de cero emisiones que sólo emiten agua y calor. En comparación con los vehículos de combustión interna, los vehículos de hidrógeno centralizan los contaminantes en el lugar de producción del hidrógeno, donde éste se obtiene normalmente del gas natural reformado. El transporte y el almacenamiento del hidrógeno también pueden generar contaminantes[1].
Las pilas de combustible se han utilizado en varios tipos de vehículos, como las carretillas elevadoras, especialmente en aplicaciones interiores, donde sus emisiones limpias son importantes para la calidad del aire, y en aplicaciones espaciales. El primer automóvil de pila de combustible de hidrógeno producido comercialmente, el Hyundai ix35 FCEV, se presentó en 2013, el Toyota Mirai le siguió en 2015 y luego Honda entró en el mercado[2][3] Las pilas de combustible se están desarrollando y probando en camiones, autobuses, barcos, motocicletas y bicicletas, entre otros tipos de vehículos.