Las pilas de combustible son dispositivos que funcionan de manera similar a las baterías, con la diferencia de que las baterías tienen sus reactivos almacenados en su interior, experimentando reacciones de oxidoreducción y transformando la energía química en eléctrico; mientras que las pilas de combustible no tienen energía química almacenada, los reactivos se inyectan continuamente.
Hay varios tipos de pilas de combustible, pero todas tienen el mismo principio de funcionamiento y utilizan combustibles gaseosos. Por tanto, las pilas de combustible convierten la energía liberada en las reacciones de combustión en energía eléctrica.
A continuación se muestra un esquema de una de las pilas de combustible más comunes, llamada AFC. Pila de combustible alcalina, que traducido significa "pila de combustible alcalina"):
Esquema operativo de una pila de combustible de hidrógeno / oxígeno
Este es el plano de una celda de combustible, pero si combinamos varias celdas en serie, el resultado será un pila de combustible, con mayor potencia.
Tenga en cuenta que el gas hidrógeno (H2), que es el combustible, se bombea a la estructura porosa del ánodo (polo negativo), que en este caso es de níquel. Después de cruzarlo, el hidrógeno pasa al electrolito (solución acuosa de hidróxido de potasio, KOH(aquí)), donde se disuelve y reacciona, formando el catión H+ y la liberación de electrones. Por tanto, la semirreacción del ánodo se puede representar mediante:
Ánodo: 1H2 (g) + 2 OH-(aquí) → 2 H2O(ℓ) + 2e-
Estos electrones se conducen al cátodo a través del circuito externo. El cátodo es un electrodo de níquel recubierto con óxido de níquel hidratado (Ni (OH)(s)) que cataliza la reducción de oxígeno (generalmente del bombeo de aire), que ocurre cuando recibe electrones. Por tanto, la semirreacción que se produce en el cátodo es:
Cátodo: ½ O2 (g) + 1 hora2O(ℓ) + 2e- → 2 OH-(aquí)
La reacción general viene dada por:
2 horas2 (g) + O2 (g) → 2 horas2O(ℓ)
Ver que además de la electricidad producida, esta celda genera agua, lo que corresponde a una de sus principales ventajas. Por eso se usa mucho en naves espaciales, principalmente estadounidenses, como Gemini, Apollo y el transbordador espacial. Para que os hagáis una idea, en 7 días, impulsada por la pila de combustible, la nave espacial estadounidense Apollo consume 680 kg de hidrógeno y produce 720 L de agua.
A continuación se muestra una celda de combustible de la NASA:
La celda de combustible de metanol de la NASA
Además, muchos científicos lo han visto como un combustible del futuro, ya que prácticamente no genera contaminantes. Debido a la crisis del petróleo, desde 1973 los estudios para el uso de pilas de combustible en automóviles y hogares, empresas e industrias han ido creciendo cada vez más. Por ejemplo, muchos fabricantes de automóviles de Europa, Japón y Estados Unidos están instalando Exposición y demostración de vehículos de pila de combustible de alto rendimiento y cero emisiones. contaminantes.
LOS ÁNGELES - 19 de noviembre de 2008: Honda presenta el vehículo de pila de combustible Honda FCSport en el Salón del Automóvil de Los Ángeles *
Generalmente, en estos casos, es mejor utilizar combustibles líquidos como el metanol y el etanol, que se pueden reformar en hidrógeno a bordo del vehículo o que se pueden utilizar directamente.
* Créditos editoriales de la imagen: LovelaceMedia / Shutterstock.com .
Por Jennifer Fogaça
Licenciada en Química
Fuente: Escuela Brasil - https://brasilescola.uol.com.br/quimica/celula-combustivel.htm
