Pilas de combustible en aplicaciones portátiles

El principal cometido de esta entrada de carácter tecnológico general en nuestro blog MASINOX en esta semana es dar a conocer un poco más las pilas de combustible, un método de conversión de energía realmente interesante. Es muy probable que sea totalmente desconocido para muchos, por lo que queda expuesto de una forma sencilla y amena, intentando describir el funcionamiento de este dispositivo con la mayor precisión posible pero evitando términos y procesos complicados de entender a priori.

Empecemos por los cimientos, ¿qué es una pila de combustible?

Una pila de combustible es un sistema electroquímico que permite la conversión directa de energía química en energía eléctrica.

Existen varias familias de pilas de combustible, en ésta entrada nos vamos a centrar en el funcionamiento de las pilas de membrana de intercambio protónico (PMEFC) y en particular de las pilas de Hidrógeno.

¿Cómo funciona una pila de intercambio protónico de hidrógeno?


Este es el esquema principal de una pila de membrana de intercambio protónico de Hidrógeno y aunque pueda parecer a primera vista, muy difícil de comprender, en realidad no lo es tanto:

Una pila de combustible está compuesta, entre otras, por tres partes bien diferenciadas: dos electrodos Ánodo y Cátodo, y un electrolito o membrana central.



En esta pila, utilizamos como combustible Hidrógeno. Existen varios métodos para la obtención del mismo, para no desviarnos de nuestro tema principal aportamos un sencillo enlace de la Electrólisis del Agua para consecución de nuestro combustible para la pila.
http://www.youtube.com/watch?v=TAS2AYSgO6M

Ánodo:
Se introduce como combustible el Hidrógeno obtenido, en el ánodo se produce una reacción de oxidación del combustible. Digamos que la molécula de Hidrógeno (H2), al contacto con el ánodo, que suele estar recubierto de materiales catalizadores de textura porosa como el Platino o el Níquel, reacciona y cede sus electrones (e-).
En este punto queda dividida la molécula de Hidrógeno en H+ y e-.

Electrolito:
Es el material que forma la parte central de la pila, separa el ánodo y el cátodo. Esta membrana central permite, además de otras muchas funciones, la conducción de los iones (H+) provenientes de la molécula de Hidrógeno a través de ella, y a su vez cierra el circuito de cargas (e-).
Esta “división” proporcionada por el electrolito hace que los electrones fuercen a pasar por un circuito eléctrico, creando un voltaje, y por lo tanto simplemente obtenemos electricidad a partir de un combustible como el Hidrógeno.
Por lo tanto los iones H+ pasan a través de la membrana y los e- crean el voltaje eléctrico, ambos se dirigen por caminos distintos al cátodo.

Cátodo:
En este punto, se introduce al cátodo desde una vía externa, Oxígeno (O2). Este electrodo, al igual que el ánodo, suele tener una textura porosa que permite el buen contacto entre fases.
Es aquí donde se produce la reacción de reducción del comburente (O2). Haciendo sencilla esta definición, al cátodo “llegan” los iones (H+) que han atravesado la membrana y los electrones (e-) que han creado el voltaje eléctrico, y junto con las moléculas de comburente (O2) introducidas, estos tres elementos se combinan (en una reacción química con unas características y proporciones adecuadas que en esta entrada no se citan) formando H2O, o lo que es lo mismo, obteniendo como único residuo AGUA PURA.

Con una pila de Hidrógeno obtenemos electricidad, aportando un combustible (Hidrógeno) y un comburente (Oxígeno) obteniendo como único residuo H2O, vapor de agua pura.

Existen infinidad de aplicaciones para este y otros tipos de pilas de combustible:
Ordenadores portátiles y teléfonos móviles con pilas de hidrógeno auto-recargables en contacto con el aire. (Baterías infinitas), vehículos no tripulados, coches, juguetes, robots, cargadores de móvil, audífonos, baterías, sistemas de abastecimiento de energía para hogar…



Esta es una ínfima parte de lo que nos ofrece esta tecnología de pilas de combustible pero para no hacer demasiado extensa la información, añado unos enlaces directos a YouTube para poder informarnos un poco más de cómo funcionan y para qué sirve esta tecnología tan interesante.
https://www.youtube.com/watch?v=k3Ji0a0Bwik
https://www.youtube.com/watch?v=twfJGA2UFZg
https://www.youtube.com/watch?v=oRpSfsE1zUg
https://www.youtube.com/watch?v=Tk_iIzOUjTU



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