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\nLas pilas de combustible son sistemas electroqu\u00edmicos en los que la energ\u00eda de una reacci\u00f3n qu\u00edmica se convierte directamente en electricidad. A diferencia de la pila el\u00e9ctrica o bater\u00eda, una pila de combustible no se acaba ni necesita ser recargada; funciona mientras el combustible y el oxidante le sean suministrados desde fuera de la pila. Una pila de combustible consiste en un \u00e1nodo en el que se inyecta el combustible \u201d\u201dcom\u00fanmente hidr\u00f3geno, amon\u00edaco o hidrazina\u201d\u201d y un c\u00e1todo en el que se introduce un oxidante \u201d\u201dnormalmente aire u ox\u00edgeno. Los dos electrodos de una pila de combustible est\u00e1n separados por un electr\u00f3lito i\u00f3nico conductor. <\/p>\n
Su principio de funcionamiento es inverso al de una electr\u00f3lisis. Por ejemplo, en la electr\u00f3lisis del agua, se separa este compuesto en sus dos componentes, hidr\u00f3geno y ox\u00edgeno, mientras que en una pila de combustible se obtendr\u00eda una corriente el\u00e9ctrica por medio de la reacci\u00f3n entre estos dos gases. <\/p>\n
El sistema opera con dos tipos de gases, combustible y oxidante, que pasan a trav\u00e9s de las superficies del \u00e1nodo y c\u00e1todo opuestas al electrolito, respectivamente, y generan energ\u00eda el\u00e9ctrica por oxidaci\u00f3n electroqu\u00edmica del combustible, generalmente hidr\u00f3geno, y la reducci\u00f3n electroqu\u00edmica del oxidante, normalmente ox\u00edgeno.
\nSe transforma entonces la energ\u00eda qu\u00edmica, almacenada en el enlace H-H de la mol\u00e9cula H2, en energ\u00eda el\u00e9ctrica y vapor de agua.
\nEste concepto nuevo ofrece ventajas sustanciales sobre la tecnolog\u00eda cl\u00e1sica de combusti\u00f3n, no solamente por el aumento de la eficiencia hasta niveles de 30-40% sino tambi\u00e9n porque la \u00fanica emisi\u00f3n producida es vapor de agua. De forma global, los autom\u00f3viles que utilizan H2 como combustible son 22% m\u00e1s eficientes que los movidos por gasolina.<\/p>\n
Las pilas de combustible est\u00e1n constituidas por un conjunto de celdas apiladas, cada una de las cuales posee un \u00e1nodo o electrodo negativo y un c\u00e1todo o electrodo positivo, separados por un electrolito que facilita la transferencia i\u00f3nica entre los electrodos. Cada una de las sustancias que participan en la reacci\u00f3n es alimentada a un electrodo distinto. As\u00ed, el combustible, generalmente rico en hidr\u00f3geno, es alimentado de forma continua al \u00e1nodo, y el oxidante, normalmente el ox\u00edgeno del aire, al c\u00e1todo.<\/p>\n
Se genera de esta forma una corriente el\u00e9ctrica entre ambos electrodos que, a diferencia de lo que ocurre en una pila o bater\u00eda convencional, no se agota con el tiempo de funcionamiento, sino que se prolonga mientras contin\u00fae el suministro de los reactivos.<\/p>\n
El rendimiento de la reacci\u00f3n viene determinado por la ecuaci\u00f3n de Nernst.<\/p>\n
Donde Eo (1.229 V) es el potencial est\u00e1ndar, R la constante de los gases (8.31 J\/Kmol), T la temperatura absoluta (K) y F la constante de Faraday (96.480 J\/Vmol).<\/p>\n
El rendimiento real de la pila puede calcularse considerando las siguientes p\u00e9rdidas:<\/p>\n
– polarizaci\u00f3n por concentraci\u00f3n
\n– polarizaci\u00f3n por activaci\u00f3n
\n– polarizaci\u00f3n \u00f3hmica<\/p>\n
Dependiendo del tipo de pilas de combustible, se obtienen eficacias entre un 35 % hasta un 60 %. El problema actual reside en la duraci\u00f3n de las pilas y en los costes. Aunque las pilas de combustible se conocen hace m\u00e1s de 150 a\u00f1os, s\u00f3lo en las \u00faltimas dos d\u00e9cadas han sido reconocidas como una de las tecnolog\u00edas m\u00e1s prometedoras de producci\u00f3n de energ\u00eda. El Programa del Departamento de Energ\u00eda de los Estados Unidos junto con instituciones de otros pa\u00edses, llevan inviertiendo desde hace tiempo en estas tecnolog\u00eda. No obstante, aun se est\u00e1 investigando en la resoluci\u00f3n de aspectos t\u00e9cnicos que afectan a la corrosi\u00f3n y fiabilidad de algunos de los componentes.<\/p>\n
Los sistemas de pilas de combustible se caracterizan por sus reducidas emisiones. Si solo se utiliza hidr\u00f3geno (derivado de fuentes renovables) como combustible en las celdas, se obtendr\u00e1 vapor de agua y electricidad . La utilizaci\u00f3n de hidrocarburos para la producci\u00f3n de hidr\u00f3geno eliminar\u00eda pr\u00e1cticamente las emisiones de \u00f3xidos de nitr\u00f3geno y mon\u00f3xido de carbono. Considerando que sus eficacias son potencialmente superiores a las de los motores de combusti\u00f3n interna, las emisiones de di\u00f3xido de carbono se ver\u00edan adem\u00e1s reducidas.<\/p>\n
Las pilas de combustible pueden ofrecer la respuesta a diversos requerimientos energ\u00e9ticos. La eficacia de estos dispositivos no depende del tama\u00f1o como sucede en otros sistemas energ\u00e9ticos. Este hecho permite su aplicaci\u00f3n en sistemas de energ\u00eda miniaturizados y port\u00e1tiles. Su eficacia es potencialmente superior a cualquier otro sistema, haciendolas particularmente atractivas para aplicaciones est\u00e1ticas de alta o baja energ\u00eda. Adem\u00e1s, las celdas de combustible suponen actualmente una esperanza real dentro del mercado del transporte.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"
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