La Pila de combustible

Résumé du document

Hoy en día, los combustibles fósiles van a sus límites. La investigación sobre nuevas fuentes y vectores de energía está desarrollándose. Y entre ellos se está imponiendo el concepto de la celda de combustible. Se trata de un proceso de transformación de la energía respetuoso del medio ambiente y sin inconveniente importante para los seres humanos. Estas cualidades dibujan la imagen de una tecnología prometedora para el futuro. Sin embargo, a pesar de los avances, aún queda mucho que hacer a fin de mejorar características tan diversas como el precio, la eficiencia energética, y para preparar las revoluciones estructurales que necesita su amplia difusión.
Teniendo en cuenta las perspectivas que ofrecen las pilas de combustible y los muchos problemas que persisten para su desarrollo, haremos la siguiente pregunta:

[...] Descubrimiento de la catálisis.

El catalizador es esencial para el funcionamiento de la célula de combustible. Un catalizador (por ejemplo, platino) es una sustancia que acelera una reacción química y que se regenera al final de la reacción. Este sistema se diferencia de las baterías convencionales en las que los electrodos se consumen durante la reacción química, lo que no es el caso de una pila de combustible.

[...] Una pila de combustible consiste en dos electrodos (un ánodo, terminal negativo, y un cátodo, terminal positivo), que están separados por un electrolito (membrana que impide el paso de electrones).
El hidrógeno (H2) alimenta el ánodo desde un depósito, mientras que el oxígeno (O2) del aire alimenta el cátodo. Este hidrógeno se puede producir entre otras cosas por electrólisis del agua, ya que no está presente en la tierra al estado natural.

En el ánodo, las moléculas de hidrógeno se disocian y cada átomo de hidrógeno pierde el único electrón que tiene. Como el electrón no puede pasar a través del electrolito, está obligado a fluir en el circuito eléctrico: una corriente eléctrica continua se produce entonces. En cuanto al átomo de hidrógeno, que careciendo de su único electrón también puede ser llamado protón, pasa éste a través del electrolito y se dirige entonces hacia el cátodo. Reacción en el ánodo (...)

Extraits

[...] Se forman iones y electrones. También se crea dióxido de carbono. Contamos con: Los electrones, que no pueden pasar a través del electrolito (membrana impermeable a electrones) se mueven por medio de un circuito eléctrico. Así se produce una corriente eléctrica continua. Estos electrones migran hacia el cátodo. Los protones pueden pasar a través del electrolito. Se mueven hacia el cátodo. En el cátodo, los iones los electrones y el oxígeno se combinan y reaccionan para producir vapor de agua. [...]

[...] Éste no es el caso de la celda de combustible, cuyo rendimiento es independiente del tamaño. Además la energía no convertida es emitida en calor y es evacuada bajo la forma de agua caliente o vapor. Por lo tanto, la pila de combustible puede proporcionar, en adición a la energía eléctrica, agua caliente que se puede utilizar para la calefacción, por ejemplo. De modo que su rendimiento se incrementará de los 50% a unos 80 o 90%. En el sector del automóvil se han hecho comparaciones. [...]

[...] Desarrollo de la pila de combustible. La primera pila de combustible de potencia fue construida a finales del siglo XIX, en 1895. Su creador, Jacques William White, consiguió una potencia de 1,5 kilovatios. La idea de usarla para fines domésticos o en un vehículo eléctrico ya había germinado en las mentes. La década de 1930 marcó el desarrollo de la célula de combustible y de su credibilidad. Desafortunadamente, su tecnología fue minusvalorada debido a la invención y amplia difusión de la dinamo que en aquel momento tenía ciertas ventajas. [...]

[...] Esto permite la producción simultánea de electricidad, agua y calor. He aquí la reacción química operativa de la célula: Una pila de combustible consiste en dos electrodos (un ánodo, terminal negativo, y un cátodo, terminal positivo), que están separados por un electrolito (membrana que impide el paso de electrones). El hidrógeno alimenta el ánodo desde un depósito, mientras que el oxígeno del aire alimenta el cátodo. Este hidrógeno se puede producir entre otras cosas por electrólisis del agua, ya que no está presente en la tierra al estado natural. [...]

[...] La pila de Grove. La pila de Grove fue inventada en 1839, hace más de 170 años. Su principio de funcionamiento se basa en el hecho de que el envío de una corriente eléctrica en el agua permite separar la molécula de agua en hidrógeno y oxígeno. Este fenómeno es llamado electrólisis : 2H2O + corriente eléctrica 2H2 + O2 Grove tenía el proyecto de producir corriente y agua a partir de la reacción inversa de la electrólisis del agua. [...]