¿Qué es una celda de combustible?

Una celda de combustible es una célula generadora que utiliza procesos químicos para producir energía a partir de hidrógeno y oxígeno. La celda de combustible produce corriente directa como una batería, pero al contrario de una batería, nunca se descarga; la celda sigue produciendo mientras se disponga de combustible.

¿Hay distintas clases de celda de combustible?

Si, existen varias clases, incluyendo: PEM (sigla en inglés de Membrana de Intercambio Protónico), carbonato derretido, y alcalino (del tipo de combustible utilizado por el programa espacial de los EUA). Las celdas de combustible de carbonato derretido funcionan a temperaturas muy elevadas y así son mas aptas para aplicaciones a mayor escala, por ejemplo, en plantas eléctricas. Las celdas de combustible PEM son mas apropiadas para la generación de energía a pequeña escala, por ejemplo, en vehículos.

¿Qué significa la sigla PEM?

PEM es una sigla en inglés que significa Membrana de Intercambio Protónico. La membrana de intercambio protónico usada en una celda de combustible PEM es una capa delgada que permite que los protones de hidrógeno pasen, mientras se mantienen los electrones y átomos enteros al otro lado.

¿Cómo funciona la celda de combustible?

En términos sencillos, las celdas de combustible combinan químicamente los gases de hidrógeno y oxígeno, para así producir agua y energía.

¿Cuáles son las ventajas que nos ofrece la celda de combustible?

Una celda de combustible es silenciosa, eficiente y limpia. Las celdas de combustible normalmente funcionan con gas hidrógeno puro, el cual se puede producir sin contaminación utilizando la energía solar. Las celdas de combustible que utilizan hidrógeno no producen ninguna forma de contaminación, y el único producto secundario es agua pura. Las celdas de combustible son eficientes en un 50% aproximadamente, en comparación con los motores de combustión interna, que logran apenas 12% a 15% de eficiencia. Además, en vista de que las celdas de combustible no tienen componentes móviles, pueden ser muy fiables y casi completamente silenciosas.

¿Es seguro estar cerca del hidrógeno?

Si, en realidad el hidrógeno puede ser mas seguro que la gasolina. En primer lugar, el hidrógeno es un gas muy liviano y, por lo tanto, si hay fuga, tiende a elevarse muy rápidamente, y a salir incluso a través de grietas muy pequeñas en el techo. Luego se dispersa en la atmósfera superior donde es inerte. El hidrógeno no es tóxico en absoluto; es imposible contaminar el medio ambiente con derrames de hidrógeno. La gasolina, en cambio, es líquida, y forma charcos (que pueden quemarse fácilmente) y se infiltra en el suelo. La gasolina también es muy tóxica, por eso es necesario descontaminar (a un alto costo) los sitios donde se derrama, para evitar la contaminación del agua subterránea. Después de todo, hemos visto el efecto devastador que los derrames de petróleo han provocado en los hábitats naturales. Aunque el hidrógeno no es completamente libre de riesgo (como cualquier materia combustible), pero como combustible es relativamente seguro.

¿Por qué debemos usar energía solar y celdas de combustible en vez de gasolina?

La gasolina y otros productos del petróleo son excelentes fuentes de energía; son muy compactos y su suministro en la Tierra está disponible pero es limitado. La gasolina, así como el resto de combustibles derivados del petróleo, como el diesel y el propano, proceden de aceites-fósiles combustibles, compuestos por animales pequeños que perecieron hace millones de años y fueron enterrados bajo tierra. Esto es un problema por dos razones: En primer lugar, la cantidad de petróleo en la Tierra es limitada, y con la tasa de consumo actual, es muy probable que se acabe para el final del siglo XXI, o quizá mucho antes. El otro problema es el carbono; cuando se quema un producto derivado del petróleo, se emite carbono y otros contaminantes a la atmósfera. Esta es una de las causas del “smog” en las ciudades, y es dañino tanto para la salud de los seres humanos como para el medio ambiente en general. La mayoría de los científicos tambien cree que la combustión de estos combustibles provenientes de fósiles provoca el calentamiento global. Si nosotros producimos la electricidad con la energía solar u otros recursos de energía renovable, como el viento, y luego la guardamos con el fin de usarla en una celda de combustible, podemos reducir enormemente la emisión del carbono a la atmósfera, y también reducir nuestra dependencia del suministro limitado de petróleo en la Tierra.

¿Si ya estoy utilizando la energía solar, por qué necesito una celda de combustible?

La energía solar es un recurso limpio, que proporciona electricidad casi ilimitada, pero hay una desventaja: el sol se pone por la noche. En el pasado hemos resuelto este problema con grandes reservas de baterías, pero estas baterías tienen una capacidad limitada, sin muy pesadas, pueden incorporar químicos tóxicos, y hay que reemplazarlas cada cierta cantidad de años. En vez de una batería, podemos usar un sistema combinado de una electrolizadora y una celda de combustible. La electrolizadora usa electricidad (de los módulos solares) para dividir el agua y así producir gases de hidrógeno y oxígeno. El hidrógeno se puede almacenar en tanques y luego usarlo en una celda de combustible para producir energía silenciosa y limpia, en la noche o cuando no hay sol.

¿Si ya tengo el hidrógeno, por qué no simplemente quemarlo como el propano?

Cuando quemamos el hidrógeno, aunque no produce monóxido de carbono ni dioxido de carbono como el petróleo, las altas temperaturas producen óxidos de nitrógeno, un contaminante del aire. Mas importante aún, la combustión del hidrógeno en un motor de combustión interna produce un calor excesivo, así es menos eficiente que la celda de combustible para la producción de electricidad. Quemar hidrógeno en una generadora para producir electricidad es aproximadamente eficiente en un 10%, mientras que la celda de combustible puede tener una eficacia del 50% o más. Esto significa que la misma cantidad de hidrógeno produce mucha mas energía y es mas silenciosa. También se cree que las celdas de combustible tienen una vida mucho mas larga que los motores de combustión.

¿Es fiable la celda de combustible?

Las celdas de combustible son muy confiables. No tienen componentes movibles que puedan gastarse. Las celdas de combustible usadas en el programa espacial de los EEUU han funcionado en aplicaciones prácticas sin fallar durante varios años. Las celdas de combustible PEM, que tienen las mejores expectativas para uso en vehículos y pequeñas aplicaciones similares, provienen de una tecnología relativamente nueva. Por lo tanto, no se sabe exactamente todavía cuanto tiempo durarán. Algunas celdas de combustible han operado regularmente sin problemas durante varios años, y se estima que deberán durar por lo menos 20 años –o tal vez muchos mas- sin necesidad de reemplazarlas.

¿Cuánto cuestan las celdas de combustible?

En la actualidad la tecnología aplicada para la construcción de las celdas de combustible es experimental. Por lo tanto, cada sistema es construido a mano utilizando materias producidas en pequeñas cantidades. Es un proceso caro, por eso las celdas de combustible PEM cuestan actualmente unos 20 € por vatio producido, dependiendo de su tamaño y aplicación. En el futuro, con el mejoramiento de la tecnología y producción a gran escala de las celdas de combustible, el costo se rebajará considerablemente.

¿Dónde puedo comprar una celda de combustible?

Dado que las celdas de combustible son una nueva tecnología, es difícil comprarlas, aunque algunas compañías si venden celdas de combustible comerciales.

¿Cuándo se convertirán las celdas de combustible en un producto común?

Esto es cuestión de interés público e inversión comercial, pero hay mayor desarrollo cada año, y poco a poco se está convirtiendo en una tecnología más común. Ya existen autobuses urbanos en ciudades Españolas impulsados por celdas de combustible, y varias grandes compañías de automóviles están actualmente desarrollando vehículos que obtienen su electricidad de celdas de combustible. Por eso es posible que veamos automóviles impulsados por celdas de combustible en nuestras calles dentro de pocos años. Una afamada marca de automóviles francesa, ya dispone de automóviles impulsados por células de combustible a disposición de los clientes.

¿Si ya tengo automóvil eléctrico, cuales son las ventajas de usar una celda de combustible en lugar de baterías?

Las baterías son muy pesadas, contienen materias tóxicas, y hay que reemplazarlas cada cierta cantidad de años, y quizás, lo más importante, se necesitan varias horas para recargarlas. En el caso de un automóvil, este largo período para recargar significa que, en vez de pasar pocos minutos en una gasolinera, hay que gastar muchas horas con el automóvil enchufado a la fuente de energía. Si usamos una celda de combustible para generar la electricidad que impulsa un motor eléctrico, el automóvil puede ser impulsado por hidrógeno. Este gas es liviano y , porque tiene forma de gas, sería posible llenar el tanque en una “gasolinera de hidrógeno” en pocos minutos, así como llenamos los tanques actualmente en las gasolineras.

Soluciones Producción de corriente eléctrica de forma autónoma y automática - Funcionamiento a bajas temperaturas en condiciones adversas - Control remoto por ordenador - Capacidad de producción de 500w a 15000w - No genera campo magnético ni nigún tipo de radiación - Ayuda a reducir la contaminación ambiental, colaborando a alcanzar los objetivos del Protocolo de Kyoto y próximo de Bali

Desarrollo La investigación continuada nos lleva a desarrollar un stack de menor tamaño y unas balas de almacenamiento de hidrógeno de dimensiones reducidas y menor peso que las existentes en el mercado actual.

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