Integradora

Actividad Integradora.

Una pila de combustible, también llamada célula o celda de combustible, es un dispositivo electroquímico en el cual un flujo continuo de combustible y oxidante sufren una reacción química controlada que da lugar a los productos y suministra directamente corriente eléctrica a un circuito externo.

Se trata de un dispositivo electroquímico de conversión de energía similar a una batería, pero se diferencia de esta última en que está diseñada para permitir el abastecimiento continuo de los reactivos consumidos; es decir, produce electricidad de una fuente externa de combustible y de oxígeno1 u otro agente oxidante en contraposición a la capacidad limitada de almacenamiento de energía que posee una batería. Además, los electrodos en una batería reaccionan y cambian según cómo esté de cargada o descargada; en cambio, en una celda de combustible los electrodos son catalíticos y relativamente estables.

Comoponentes esenciales

Electrolito: como se dijo antes, es a la vez conductor iónico, aislante eléctrico y separador del cátodo y el ánodo. Podemos encontrarnos con dos tipos de combustible atendiendo al estado de agregación en que se encuentre el electrolito. Así, según Appleby y Foulkes,14 tenemos:

Pilas de combustible de electrolito líquido: en este tipo de pilas, los electrodos son porosos y el electrolito está en contacto con éstos, empapando pequeñas zonas. Los reactivos gaseosos se difunden a través de una delgada capa de electrolito y reaccionan electroquímicamente en las superficies de los electrodos. La cantidad de electrolito que puede contener el electrodo es limitada, de manera que, un exceso de líquido podría impedir el transporte de las especies gaseosas y por tanto, las reacciones necesarias para la obtención de energía.

Pilas de combustible de electrolito sólido: en este tipo de pilas, contiene un elevado número de catalizadores en la interfaz, que deben estar eléctrica e iónicamente conectados a los electrodos y al electrolito respectivamente, y que además, están eficientemente expuestos a los reactivos gaseosos.

Electrodos: Las reacciones electroquímicas tienen lugar en la superficie de los electrodos. El combustible se oxida en el ánodo y el oxígeno se reduce en el cátodo. Los electrodos suelen ser porosos para permitir la difusión gaseosa (sin embargo, existen algunos no porosos15 ). De esta forma, puede establecerse un buen contacto entre las tres fases que participan en la reacción (la sólida del electrodo, la gaseosa del combustible y la líquida o sólida del electrolito). Las funciones principales de los electrodos son:

Conducir o desalojar los iones de la interfase ternaria.

Aseguran que los reactivos gaseosos se distribuyan uniformemente en el electrolito.

Asegurar que los productos de la reacción son llevados de forma eficiente hacia la fase gaseosa

Beneficios y riesgos.

Los grupos industriales predicen que hay suficientes reservas de platino para la demanda futura,136 y en 2007, la investigación llevada a cabo en Brookhaven National Laboratory sugirió que el platino podría ser reemplazado por un recubrimiento de oro y paladio, que podría ser menos susceptible de envenenamiento y por tanto alargar la vida de la pila de combustible.137 Otro método podría ser la utilización de hierro y azufre en lugar de platino. Esto abarataría el coste de las pilas (ya que el platino de una pila de combustible típica cuesta alrededor de 1.500 dólares americanos y el hierro necesario costaría 1,50 dólares). El concepto estaba siendo desarrollado por una coalición formada por el centro John Innes y la Universidad de Milán-Bicocca.138 Los cátodos PEDOT son inmunes al envenamiento por monóxido.139

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