A pesar de ser una pila, no funciona como las tradicionales, pues la pila de combustible no necesita ser recargada, ya que funciona por combustión y tiene la capacidad de generar energía en varios niveles.
Surgen como alternativa económica y es una fuente de energía más limpia, por lo que es la favorita
Qué es una pila de combustible
Se trata de una pila o batería que tiene la capacidad de suministrar energía eléctrica y energía calorífica.
Pero a diferencia de las baterías que usan electricidad, esta funciona con combustibles que producen una reacción química que generan su funcionamiento.
Las pilas de combustible no necesitan ser recargadas, debido a que siempre y cuando tengan combustible estas estarán funcionando.
Cómo funcionan las pilas de combustible
Es necesario un combustible, que puede ser hidrógeno o amoniaco. El otro elemento es un oxidante, comúnmente oxígeno. Ambos se encuentran en la parte externa de la pila.
A través de un ánodo se introduce el combustible y a través de un cátodo se introduce el oxidante, con la finalidad de que ocurra una reacción por oxidación electroquímica entre los dos gases que darán origen a la generación de energía eléctrica, vapor de agua y energía química.
Un electrolito iónico conductor se encarga de mantener separados los dos electrodos que poseen las pilas de combustibles.
Este electrolito se encuentra intercalado entre el ánodo (negativo) y el cátodo (positivo), el cátodo es el encargado de permitir el paso de los iones (positivos y negativos) e impedir el paso de los electrones, los cuales son empleados para producir electricidad.
El combustible (el metanol o el hidrogeno), se encarga de alimentar el ánodo, mientras que el oxidante (oxigeno) alimenta el cátodo. Por acción de un catalizador, el combustible se divide en protones y electrones, los cuales van en diferentes direcciones.
Los electrones viajan a través de un circuito ubicado en la parte externa de la pila de combustible para crear de ese modo un flujo eléctrico.
Por su parte los protones viajan a través del electrolito hasta llegar al cátodo.
Es en este punto donde se produce calor ya que aquí los protones reaccionan con el oxígeno.
Tipos de pilas de combustible
Para la clasificación de los tipos de pilas de combustibles, se basan en el tipo de combustible, el tipo de oxidante y el tipo de electrolitos que usan.
El combustible puede ser metanol o diesel, mientras que el oxidante puede ser hidrógeno, oxígeno y muy raramente cloro o dióxido de aire.
Según lo anterior las pilas de combustibles pueden ser:
Membrana de intercambio de protones o membrana polimérica (PEM)
Funcionan con hidrógeno y con oxígeno, son muy livianas y trabajan a temperaturas bajas. Consisten en un electrolito de polímero sólido y electrodos de carbono porosos. El catalizador que usan es el platino. Su uso predominante es el área de transporte.
Pilas de metanol directo (DMFC)
Se asemejan a las pilas de membrana polimérica, básicamente porque el electrolito es de polímero sólido, pero en este caso usan metanol sobre el ánodo, con el propósito de evitar que el combustible previamente pase por un reformador.
Son mayormente empleadas para suministra energía a dispositivos electrónicos, como por ejemplo las computadores portátiles.
Pilas de combustible de carbonato fundido (MCFC)
El electrolito de este tipo de pila de combustible está formado por sal de carbonato fundido que está inmovilizado sobre una matriz porosa.
Funcionan a muy altas temperaturas, aproximadamente 600°C, además son muy eficientes y comúnmente usadas para la producción de energía de mediana a gran escala.
Pilas de combustible de óxido sólido (SoFC)
El electrolito de estas pilas no es poroso y está fabricado de material cerámico.
Trabajan a temperaturas realmente altas que llegan a los 1000°C, por lo que son usadas en grandes centrales de generación de energía.
Interiormente reforman el biogás y combinadas con motores que funcionen a gas producen energía eficiente.
Ventajas de las pilas de combustibles
- Con el uso de pilas de combustible se consigue una eficiencia energética de entre 30% y 40%.
- Son eco amigables, debido a que el gas que emiten al ambiente es vapor de agua a diferencia de las emisiones que producen las energías sucias. Esto se debe a que sus funcionamiento es electroquímico con la finalidad de conseguir que se consiga la generación de electricidad si emisiones contaminantes.
- Representa una alta eficiencia en cuanto a la utilización de combustibles.
- Las pilas de combustible cuentan con varios intervalos de potencia y altas densidades energéticas, debido a su carácter modular.
- Son silenciosas.
- Algunas de ellas pueden trabajar a bajas presiones y temperaturas.
- Pueden trabajar con varios tipos de combustibles.
- Gran capacidad de generación de eléctrica y química.
- Se instalan fácilmente, son muy sencillas de utilizar y además es una fuente de energía segura.
- Reaccionan rápidamente ante la variación de la carga.
Desventajas de las pilas de combustible
- Entre la desventaja más grande que tienen las pilas de combustibles es que son realmente costesas, comparadas con las centrales de generación de energía tradicionales.
- Estas pilas usan hidrógeno, lo que en muchas ocasiones puede representar un inconveniente debido a que sus almacenamiento y distribución es difícil.
- El hidrógeno es costoso, al igual que su proceso de licuado.
- Las pilas de combustibles pueden ser pesadas.
- Debido a su alto coste, la demanda actual es baja, por lo que se siguen utilizando fuentes de generación de energía tradicionales.
En la actualidad son muchas las empresas e industrias que se interesan en la energía que se obtiene a través de las pilas de combustible, motivados por el gran impacto ambiental positivo que estas tienen.
En el sector automotriz cada día los esfuerzos por la fabricación de vehículos que puedan trabajar con pilas de combustibles son mayores. Empresas como Toyota, General Motors, Chrysler u Honda son pioneras en vehículos impulsados por pilas de combustibles.
