Pila de combustible

Pila de combustible, también llamada célula de combustible o celda de combustible, (comúnmente es nombrada fuel cell en inglés) consiste en 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. Se diferencia 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 oxígeno^[1]​ u otro agente oxidante, en contraposición a la capacidad limitada de almacenamiento de energía que posee una batería. Además, en una batería los electrodos reaccionan y cambian según cómo esté de cargada o descargada; en cambio, en una celda de combustible los electrodos son catalíticos y relativamente estables.

El proceso electroquímico que tiene lugar es de alta eficiencia y mínimo impacto ambiental. En efecto, dado que la obtención de energía en las pilas de combustible está exenta de cualquier proceso térmico o mecánico intermedio, estos dispositivos alcanzan eficiencias mayores que las máquinas térmicas, que están limitadas por la eficiencia del Ciclo de Carnot. En general, la eficiencia energética de una pila de combustible está entre 40-60 %, y puede llegar hasta un > 85%-90 % en cogeneración, si se captura el calor residual para su uso. Por otra parte, dado que el proceso no implica la combustión de los reactivos, las emisiones contaminantes son mínimas.^[2]​

Es importante establecer las diferencias fundamentales entre las pilas convencionales y las pilas de combustible. Las baterías convencionales son dispositivos de almacenamiento de energía: en su interior hay unos reactivos que producen energía hasta que se consumen. Sin embargo, en la pila de combustible los reactivos se suministran como un flujo continuo desde el exterior, lo que permite generar energía de forma ininterrumpida.

En principio, las pilas de combustible podrían procesar una amplia variedad de reductores y oxidantes. Puede ser un reductor cualquier sustancia que se pueda oxidar en una reacción química y que se pueda suministrar de forma continua (como un fluido) al ánodo de una pila de combustible. Del mismo modo, el oxidante podría ser cualquier fluido que se pueda reducir (a una velocidad adecuada) en la reacción química que tiene lugar en el cátodo.^[3]​

Una de las primeras aplicaciones prácticas de las células de combustible fue en vehículos espaciales, basadas en la reacción de hidrógeno y oxígeno, dando como resultado agua, la cual puede usarse por los astronautas para beber, o para refrigerar los sistemas de la nave.^[4]​

El mercado de las pilas de combustible está creciendo. Pike Research estimaba que en 2020 se comercializarán pilas de combustible estacionarias, alcanzando todas ellas una potencia conjunta de 50 Gw.^[5]​

El fabricante de automóviles japonés Honda, la única firma que ha obtenido la homologación en Japón y Estados Unidos para comercializar su vehículo impulsado por este sistema, el FCX Clarity, ha desarrollado también la (HES) Home Energy Station (en:), un sistema autónomo y doméstico que permite obtener hidrógeno a partir de gas natural para repostar vehículos de pila de combustible y aprovecha el proceso para generar electricidad y agua caliente para el hogar.

1. ↑ [1] Manual de la técnica del automóvil. Escrito por Robert Bosch GmbH. pág 732. books.google.es
2. ↑ Life cycle assessment of PEM FC applications: electric mobility and μ-CHP. Dominic A. Notter,*a Katerina Kouravelou,b Theodoros Karachalios,b Maria K. Daletouc and Nara Tudela Haberlandad; Energy Environ. Sci., 2015,8, 1969-1985 DOI: 10.1039/C5EE01082A
3. ↑ Fuel Cell Hand Book. EG&G Technical Services, Inc. 2004. ISBN 9780442319267. 
4. ↑ Enciclopedia de los niños. Printer Latinoamérica, LTDA. 1990. ISBN ISBN 958-28-0193-X (Colección) / ISBN 958-28-0195-6 (Tomo 2) |isbn= incorrecto (ayuda). 
5. ↑ Prabhu, Rahul R. (13 de enero de 2013). «Stationary Fuel Cells Market size to reach 350,000 Shipments by 2022». Renew India Campaign. Archivado desde el original el 19 de enero de 2013. Consultado el 14 de enero de 2013.