¿Cuáles son los diferentes tipos de celdas de combustible?
Las celdas de combustible convierten la energía química en electricidad. Son similares a las baterías en función, excepto que los reactivos químicos en una celda de combustible se pueden reponer cuando se agotan. Una celda de combustible se caracteriza típicamente por el tipo de electrolito utilizado, su temperatura de funcionamiento y sus posibles aplicaciones. La mayoría de las investigaciones sobre celdas de combustible se han centrado en aplicaciones de automóviles, aunque también están siendo investigadas para la exploración espacial.
Una característica importante de una celda de combustible es el tipo de electrolito utilizado. Un electrolito en una celda de combustible conecta el combustible y el oxidante eléctricamente mientras los mantiene físicamente separados. Los electrolitos utilizados en la tecnología de pilas de combustible pueden ser líquidos o sólidos, lo que lleva a diferentes ventajas y desafíos de diseño.
Una forma útil de clasificar las celdas de combustible es por su temperatura de trabajo. Muchos diseños, como la celda de combustible de óxido sólido, requieren altas temperaturas de funcionamiento para lograr una alta eficiencia energética. Reacciones aEstas altas temperaturas a menudo pueden convertir más energía química interna en electricidad, en lugar de perder mucha energía a través del calor de los residuos. Las celdas de combustible con temperaturas de funcionamiento más bajas, por otro lado, suelen ser más portátiles. Se están estudiando celdas de combustible miembro de intercambio de polímeros (PEMFC) para su prometedora aplicación en el transporte.
Los PEMFC pueden lograr una eficiencia relativamente alta mientras funcionan a una temperatura inferior a 212 grados Fahrenheit (100 grados Celsius). Una temperatura de funcionamiento tan baja permite que la celda de combustible se inicie rápidamente. Este tipo de celda de combustible también utiliza una película de plástico sólido como electrolito, lo que hace que el sellado de la celda de combustible sea más simple que para otros tipos de electrolitos. Esta combinación de características ha convertido al PEMFC en un candidato ideal para el reemplazo de los motores de combustión de automóviles.
Algunos han especulado que las celdas de combustible eventualmente se reemplazaránSistemas de transporte basados en gasolina CE por completo. Una economía basada en hidrógeno, en lugar de petróleo, podría disfrutar de varias ventajas clave. Primero, las emisiones de vehículos se limitarían al vapor de agua, que no representa una amenaza ambiental obvia. En segundo lugar, los vehículos alimentados por hidrógeno pueden resultar más potentes por unidad de masa de combustible. Por último, el suministro de hidrógeno podría ser un recurso renovable, a diferencia de los combustibles fósiles, que no son renovables.
Las celdas de combustible alcalina son el tipo utilizado en la exploración espacial, incluidos los vuelos espaciales Apollo a la luna. Combinan hidrógeno y oxígeno para generar electricidad, liberando calor y agua en el proceso. Se usa una solución alcalina acuosa como electrolito en este tipo de celda de combustible. Las celdas de combustible alcalinas disfrutan de un alto nivel de desarrollo de tecnología y pueden tener una eficiencia eléctrica de hasta el 60%. Sin embargo, el costo de estas celdas de combustible ha impedido su adopción generalizada en aplicaciones terrestres.