¿Qué son las Células de Combustible?
Es un dispositivo para utilizar la energía eléctrica generada cuando el hidrógeno y el oxígeno reaccionan para formar agua, con hidrógeno suministrado al electrodo de combustible y oxígeno al electrodo de aire a través del electrolito para provocar una reacción. En comparación con el uso de combustibles fósiles, el impacto ambiental es extremadamente bajo y la eficiencia energética es excelente, por lo que se espera una gran variedad de aplicaciones.
Además del hidrógeno propiamente dicho, los combustibles fósiles como el gas natural, el GLP y el metanol pueden utilizarse como fuente de energía reformándolos mediante un catalizador, y se emplean en función del lugar y la aplicación.
Usos de las Células de Combustible
Cuando se desarrollaron las primeras células de combustible, se utilizaban en naves espaciales como medio para extraer simultáneamente electricidad e hidrógeno, pero hoy en día su uso más extendido es en generadores domésticos.
Los generadores domésticos basados en pilas de combustible se instalan para ayudar a la generación de energía durante los periodos de mayor consumo eléctrico y utilizan el gas ciudad como fuente de hidrógeno para la generación de energía.
Otro campo que atrae la atención es el de los vehículos de células de combustible, que presentan diversas ventajas, como una gran autonomía de crucero sin necesidad de recarga y un bajo impacto ambiental, y que ya están en el mercado, pero aún quedan cuestiones por resolver en el desarrollo de estaciones de hidrógeno y otros ámbitos cuando sean compatibles con un bajo impacto ambiental.
Principios de las Células de Combustible
Existen cuatro tipos de células de combustible en función del tipo de electrolito utilizado: células de combustible de electrolito polimérico y células de combustible de óxido sólido.
Las células de combustible de electrolito polimérico se caracterizan por el uso de una membrana de intercambio catiónico a base de fluoropolímero como electrolito, y utilizan metanol o gas ciudad como combustible, además de hidrógeno puro. Debido a su estructura relativamente sencilla y su tamaño compacto, se utilizan en muchas aplicaciones, como generadores domésticos y vehículos con células de combustible, pero actualmente se está investigando para reducir el uso de catalizadores de platino, ya que son caros.
Las células de combustible de óxido sólido se caracterizan por el uso de cerámica como electrolito y, al igual que las de electrolito polimérico, utilizan hidrógeno puro, metanol o gas ciudad como combustible. La estructura es más sencilla que la del tipo de electrolito polimérico, la eficiencia teórica de generación de energía es mayor y no son necesarios los costosos catalizadores de platino. Se están llevando a cabo verificaciones y mejoras.
Ventajas de las Células de Combustible
Las células de combustible presentan las siguientes ventajas:
① Alto Rendimiento de Generación de Energía:
En el caso de la generación de energía térmica, el calor procedente de la quema de combustible se utiliza para generar vapor, que hace girar una turbina para producir electricidad. En este caso, se produce una pérdida de energía, ya que la energía química del combustible se convierte en energía eléctrica a través de la energía térmica y cinética. Además, también se pierde energía en la transmisión de la electricidad desde la central. En cambio, las células de combustible domésticas tienen una eficiencia de generación de energía muy alta, ya que convierten la energía química directamente en energía eléctrica sin pérdidas de transmisión.
② Fuente de Energía Estable:
El hidrógeno utilizado en las células de combustible puede obtenerse de diversas materias primas, como gas LP, gas natural, petróleo, metanol y biomasa, lo que garantiza un suministro estable de combustible.
③ Bajo Impacto Medioambiental:
Cuando se quema combustible, como en la generación de energía térmica, no sólo se produce dióxido de carbono, sino también óxidos de nitrógeno, óxidos de azufre y otros contaminantes atmosféricos. En cambio, las células de combustible son muy respetuosas con el medio ambiente, ya que durante la generación de energía sólo se produce agua.
④ Muy Silenciosas:
Las células de combustible no necesitan turbinas ni otros equipos y generan electricidad únicamente a partir de reacciones químicas, por lo que su funcionamiento es muy silencioso y generan muy pocas vibraciones.
Así pues, las células de combustible tienen muy buenas características, pero actualmente se enfrentan a retos como su elevado coste y su corta vida útil.