La pila de hidrógeno es una de las propuestas más relevantes para generar energía limpia a través de un dispositivo electroquímico que se alimenta de oxígeno.
En este artículo te introducimos en esta tecnología, descubrirás cómo funciona y sabrás las ventajas del modelo. Conoce esta salida prometedora tras un Máster de Energías Renovables.
Introducción a la tecnología de pila de hidrógeno
En 1843 faltaban más de 40 años para que se patentara el primer vehículo motorizado. Sin embargo, fue el momento en el que Sir William Groove inventó la pila de hidrógeno, una energía alternativa limpia que en nuestro tiempo veremos como ganará relevancia para reducir el consumo de combustibles fósiles.
Aquí unos datos sobre esta tecnología, recogidos por la Universidad Politécnica de Madrid:
- El principio químico tras esta tecnología lo descubrió Christian Friedrich Schöben en 1838.
- Thomas Bacon diseñó la primera célula de hidrógeno capaz de generar un rendimiento de 5 kilovatios.
- Los frutos de Bacon sirvieron para que la NASA pudiera llevar oxígeno y agua al espacio en el programa Apollo.
- Los hándicaps de esta tecnología eran las altas temperaturas para su funcionamiento y el coste de los materiales para producirla, en parte estaba elaborada con platino. No se abarató hasta la década de los 80.
- La industria automovilística trabaja en prototipos de vehículos que se muevan con pilas de hidrógeno para alcanzar la contaminación cero.
Componentes y funcionamiento de la pila de hidrógeno
Hazte una idea de cómo funciona una pila de hidrógeno conociendo cada una de sus partes y el sistema. Te los contamos.
Componentes
¿De qué se compone una pila de hidrógeno? Localiza en este listado cada parte y su función para activar la batería.
- Ánodo. A través de un proceso de oxidación, el ánodo permite separar los protones y electrones.
- Cátodo. Sirve de separación para que los protones y electrones viajen por conductores separados a través del electrolito.
- Electrolito. Es una sustancia que facilita la conducción de los iones de hidrógeno por la celda.
- Celdas de combustible. Las pilas de hidrógeno se componen de celdas apiladas, donde cada una cuenta con un ánodo, cátodo y electrolito.
- Placas protectoras de corriente. Son elementos que interceptan los electrones liberados en el ánodo para reconducirlos hacia un circuito externo y generar electricidad.
- Bipolos. Permiten el flujo de electrones mediante placas que conectan el ánodo de una celda con el cátodo de la siguiente.
- Rejilla de soporte. Permite la distribución armoniosa del combustible y oxígeno mediante un soporte estructural.
- Refrigeración. Dependiendo del sistema, se incluye para enfriar la celda o controlar la temperatura.
- Sistema de suministro combustible. Introduce hidrógeno al ánodo de la celda de combustible.
- Sistema suministro de oxígeno. Introduce oxígeno en la celda de combustible.
Funcionamiento
Conoce los procedimientos electroquímicos que hay detrás del funcionamiento de una pila de hidrógeno. ¡Aquí un resumen!
- Suministro de hidrógeno gaseoso en el ánodo a través de las placas.
- Descomposición en el ánodo del hidrógeno en protones y electrones. Es decir: se produce la oxidación.
- El electrolito transporta los protones del ánodo hacia el cátodo.
- El flujo de electrones liberado en el ánodo atraviesa un circuito externo liberando energía.
- Los protones y electrones se juntan con oxígeno en el cátodo y forman agua, creando un proceso que se conoce como reducción.
- Finalmente, los protones que atravesaron el electrolito y los electrones que pasaron por el circuito externo se combinan en el cátodo y forman agua.
Aplicaciones y usos de las pilas de hidrógeno
En una era donde se apuesta por los dispositivos eléctricos y energía limpia, las pilas de hidrógeno toman el relevo.
Sin duda, una de las grandes apuestas por esta alternativa la está haciendo la industria automovilística, pero también ganan terreno en el ámbito doméstico y/o portátiles, tal y como recoge el Centro Nacional de Hidrógeno. ¡Infórmate aquí abajo!
Portátiles
Las baterías tradicionales de los dispositivos portátiles son limitadas en cuanto a autonomía y además son pesadas. Las pilas de hidrógeno, sin embargo, ofrecen un suministro como fuente de energía más ligera, duradera y fiable.
Estas son algunas de las situaciones en las que se incrementa su aplicación:
- Campamentos.
- Situaciones de emergencia.
- Operaciones militares.
Pero también en objetos que nos rodean en la cotidianeidad:
- Ordenadores.
- Smart phones.
- Pequeños electrodomésticos.
Estacionarias
Las pilas de hidrógeno además de ser una fuente de energía limpia, también pueden aplicarse e en la calefacción estacionaria para hogares, corporaciones o incluso hospitales.
Este es el funcionamiento detrás de la aplicación estacionaria:
- Almacenan energía cuando hay un exceso de electricidad en la red.
- El exceso de electricidad se produce por fuentes renovables, como solar o eólica.
- Transforman el exceso de electricidad en hidrógeno mediante electrólisis.
- La pila de hidrógeno libera energía, que puede usarse para generar electricidad o calor.
Aplicaciones al transporte
Aunque todavía está siendo una alternativa que está dando sus primeros pasos, las pilas de hidrógeno serán clave en todo tipo de vehículos eléctricos.
Coches, autobuses o incluso barcos que empleen el hidrógeno como combustible para propulsar el motor y que suponga un avance para reducir la emisión de Dióxido de Carbono.
Así es como funciona: los vehículos transforman el hidrógeno gaseoso y oxígeno en una electricidad que permite alimentar el motor y, tras el proceso, solo emiten agua.
Ventajas y desventajas de las pilas de hidrógeno
Aunque las pilas de hidrógeno son prometedoras, las desventajas de la tecnología en su estado actual suponen un reto. Conoce el lado bueno y el lado mejorable de esta fuente de energía.
Ventajas
- La producción de energía y calor de las pilas de hidrógeno no emite dióxido de carbono a la atmósfera.
- Las pilas de hidrógeno demuestran ser más eficientes que otras fuentes de energía, como los motores de combustión interna.
- El almacenamiento del hidrógeno producido aborda el reto de la intermitencia en las energías renovables: puede usarse cuando se necesite.
- Permiten un tiempo de recarga ágil en comparación a las baterías eléctricas.
- En un mundo que depende de dispositivos portátiles, las pilas de hidrógeno son fuentes fiables para alimentar estos objetos.
Desventajas
- Aunque no emiten dióxido de carbono, la producción de hidrógeno todavía depende de fuentes no renovables, como el gas natural.
- Un reto para adoptar la generalización de vehículos de hidrógeno es la falta de abastecimiento e infraestructura, una apuesta costosa.
- La tecnología tras las pilas de hidrógeno requiere de unos altos costes iniciales de inversión.
- El hidrógeno es inflamable y requiere de un refuerzo de medidas de seguridad para que tenga un manejo seguro.
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