Las pilas de combustible son más eficientes que las centrales eléctricas convencionales porque generan energía mediante una reacción electroquímica en lugar de combustión. Suelen servir como generadores de emergencia durante los picos de demanda y también se utilizan en diferentes medios de transporte público. En este blog, aprenderemos para qué se utilizan las pilas de combustible de hidrógeno y cómo funcionan.
¿Para qué se utilizan las pilas de combustible de hidrógeno?
En las pilas de combustible, se puede generar electricidad combinando átomos de hidrógeno y oxígeno. Estas versátiles pilas de combustible se utilizan en diversos sectores, desde la alimentación de naves espaciales y dispositivos electrónicos hasta edificios domésticos y comerciales, y vehículos. A continuación, analicemos en detalle algunos de sus principales usos.
1. Gestión de almacenes: Varias grandes empresas de almacenamiento y distribución están recurriendo a estas pilas de combustible para alimentar camiones limpios, carretillas elevadoras, transpaletas y otros equipos.
2. Distribución internacional: Las pilas de combustible tienen la autonomía y la potencia necesarias para el transporte de larga distancia y la distribución local. La industria automotriz ya fabrica camiones semirremolques y furgonetas propulsados por hidrógeno.
3. Autobuses: Se está estudiando la posibilidad de utilizar hidrógeno como fuente de energía en diferentes modos de transporte público, incluidos los autobuses con pila de combustible. Varias grandes ciudades han experimentado con autobuses propulsados por hidrógeno, entre ellas Chicago, Vancouver, Londres y Pekín.
Referencia cruzada: Autobuses eléctricos de pila de combustible para el transporte público de cero emisiones.
4. Trenes: Los trenes con pila de combustible de hidrógeno ya han llegado a la mayoría de los países desarrollados.
5. Vehículos particulares: Los principales fabricantes de automóviles están trabajando en vehículos eléctricos de pila de combustible de hidrógeno (HFCEV) para uso personal. Entre los modelos más destacados se encuentran el Toyota Mirai, el Honda Clarity, el Hyundai Nexo y el BMW i Hydrogen Next.
6. Aviación: Diversos proyectos experimentales han investigado el uso de estas pilas de combustible en el sector aeroespacial. Los vehículos no tripulados de largo alcance utilizaban un sistema híbrido con pilas de combustible alimentadas por paneles solares, lo que permitía, en teoría, un vuelo continuo, tanto de día como de noche, prácticamente ilimitado.
Referencia cruzada: ¿Podrían los vuelos propulsados por hidrógeno ser una realidad para 2035?
7. Generación de energía de respaldo: Las pilas de combustible estacionarias se utilizan en sistemas de alimentación ininterrumpida (UPS) donde la disponibilidad continua es fundamental. Los hospitales y centros de datos recurren cada vez más al hidrógeno para el suministro ininterrumpido de energía. También puede funcionar como generador de respaldo, lo que permite que el servidor de un centro de datos funcione exclusivamente con hidrógeno durante dos días.
8. Generación de energía móvil: El hidrógeno ofrece numerosas opciones para la generación de energía móvil. La NASA produjo algunas de las primeras pilas de combustible de hidrógeno para alimentar cohetes y transbordadores espaciales en el espacio.
9. Vehículos Aéreos No Tripulados (VANT): Muchas aplicaciones innovadoras de los VANT (drones), desde la entrega de paquetes hasta las misiones de búsqueda y rescate, se ven seriamente limitadas por la potencia y la autonomía que ofrecen las baterías estándar. Por ello, tanto las fuerzas armadas como las empresas privadas pretenden solucionar estos problemas con pilas de combustible.
10. Embarcaciones y submarinos: Las pilas de combustible se utilizan en diversas aplicaciones marinas, como alternativa a los sistemas de energía nuclear. El Energy Observer , el primer buque propulsado por hidrógeno, incluso generó su propio hidrógeno para un sistema de pilas de combustible mediante paneles solares y turbinas eólicas a bordo.
Además, consulta nuestro blog: Energía de hidrógeno: ventajas y desventajas.
¿De qué están hechas las pilas de combustible de hidrógeno?
Una pila de combustible consta de dos electrodos, un ánodo y un cátodo, separados por una membrana electrolítica. El hidrógeno, el metano, el etano, el etanol y otros combustibles orgánicos pueden utilizarse en una pila de combustible para generar electricidad. Estos combustibles experimentan una combustión incompleta y emiten calor como subproducto. La mayoría de estas reacciones son de naturaleza redox, lo que resulta en la conversión de energía química en energía eléctrica y la generación de agua y dióxido de carbono como subproductos.
¿Cómo funcionan las pilas de combustible de hidrógeno?
Estos pasos proporcionan una breve descripción general de cómo funciona una celda de combustible:
1. Se introduce hidrógeno en el ánodo y se suministra oxígeno en el cátodo.
2. En el ánodo, los átomos de hidrógeno se dividen en protones y electrones.
3. La electricidad se genera cuando los electrones son impulsados a través de un circuito mientras que los protones con carga positiva viajan a través de un electrolito y una membrana hasta el cátodo.
4. Después de recorrer el circuito y la membrana, los electrones y protones reaccionan con el oxígeno en el cátodo, liberando calor y agua como subproducto.
5. Dado que las pilas de combustible individuales son insuficientes para alimentar un dispositivo electrónico modesto o una enorme central eléctrica, estas pilas se apilan para generar la energía adecuada para el propósito previsto.
Véase también: La era del hidrógeno: perspectivas sobre la próxima transformación energética de Estados Unidos
Comparación de la eficiencia de las pilas de combustible de hidrógeno entre diferentes tipos de celdas
La eficiencia de los distintos tipos de pilas de combustible es la siguiente:
| Tipo de celda de combustible | Eficiencia |
| AFC alcalino | 60-70% eléctrico |
| Ácido fosfórico (PAFC) | 80-85% en general con cogeneración (energía térmica combinada); (eléctrica 36-42%) |
| Carbonato fundido (MCFC) | Alrededor del 85% en general con energía térmica combinada |
| Óxido sólido (SOFC) | Alrededor del 85% en general con energía térmica combinada |
| Membrana de electrolito polimérico (PEM) | eléctrico 50-60% |
Las pilas de combustible son similares a las baterías, ya que pueden almacenar y liberar energía siempre que tengan un suministro de hidrógeno. Tienen diversas aplicaciones, como el transporte y la producción de electricidad. Sin embargo, los científicos e ingenieros deben considerar los desafíos de seguridad asociados con el hidrógeno. Para obtener más información, siga navegando por nuestro sitio web.
Recomendado: Energía de hidrógeno: funcionamiento y usos
1 Comentario
Gracias por la información.