PILA DE HIDRÓGENO

1. PILA DE HIDRÓGENO Grupo 6

2. La Pila de Combustible es un dispositivo que convierte la energía química directamente en electricidad y calor

3. Las tipos más comunes de Pilas de Combustible son: • - Pilas de Combustible de Acido Fosfórico (PAFC), • - Pilas de Combustible de Carbonatos Fundidos (MCFC), • - Pilas de Combustible de Polímeros Sólidos (PEMFC), • - Pilas de Combustible de Oxidos Sólidos (SOFC)

4. Las celdas de combustible son muy atractivas para usos avanzados por su alta eficacia e idealmente por ser de emisiones cero, en contraste con los combustibles actuales más comunes, como puedan ser el metano o el gas natural, que siempre generan dióxido de carbono.

5. La progresiva disminución de las reservas de combustibles fósiles y los problemas medioambientales debidos a su combustión obligan a la búsqueda de nuevas alternativas energéticas. • El hidrógeno se convertiría así en el combustible del futuro.

6. Se puede obtener hidrógeno a partir de fuentes de energía renovables como la eólica, fotovoltaica o hidráulica, mediante la electrólisis del agua, constituyendo un proceso cíclico totalmente limpio.

7. Las pilas de hidrógeno son sistemas electroquímicos en los que la energía de una reacción química se convierte directamente en electricidad.

8. Las reacciones que tienen lugar son

9. Funcionamiento:

10. materiales • Las placas del electrodo se hacen generalmente de níquel o de carbón. • El catalizador es de platino. • El material usado actualmente como membrana electrolítica es el Nafion

11. rendimiento • El rendimiento no está limitado por el ciclo de Carnot ya que no siguen un ciclo termodinámico. • Por lo tanto, su rendimiento es muy alto en comparación, al convertir energía química en eléctrica directamente, (50%)

12. El rendimiento viene determinado por la ecuación de Nernst:

13. Ventajas • Inagotable, procede del agua. • Limpio, no contamina. • Silencioso. • Flexibilidad de emplazamiento. • Facilidad de producción.

14. Más ventajas • Alta densidad energética. • Reducción del peligro medioambiental. • Alta eficiencia. • No es necesaria la recarga

15. Inconvenientes • Elevado precio del hidrógeno puro. • Alto coste destinado a los sistemas de almacenamiento. • Elevado gasto de energia para licuar el hidrógeno

16. Más inconvenientes Alto peso de pilas de combustible para los prototipos actuales. La producción del hidrógeno resulta muy costosa al no ser éste una fuente primaria. Sistemas de almacenamiento costosos y poco desarrollados. La calidad del combustible.

17. Industria militar • Los vehículos serían capaces de recorrer grandes distancias o trabajar en áreas remotas durante más tiempo y la cantidad de vehículos de apoyo, personal y equipamiento necesario en la zona de combate podrían reducirse

18. Dispositivos portátiles • El desarrollo de numerosos dispositivos electrónicos móviles. • Para este tipo de aplicaciones como ordenadores portátiles, teléfonos móviles y videocámaras, es necesario considerar los siguientes parámetros que deben darse en las pilas: * Baja la temperatura de operación * Disponibilidad de combustible * Activación rápida. • En este punto, la investigación se centra en dos tipos de pilas: las pilas de membrana polimérica (PEM) y las pilas de combustible de metanol directo (DMFC).

19. ABASTECIMIENTO ENERGÉTICO EN VIVIENDAS • Las dificultades técnicas a la hora de diseñar las pilas de combustibles se simplifican en las aplicaciones estáticas. La mayoría de las pilas de combustibles comercializadas son inmóviles y trabajan a gran escala (generando más de 50 kW de energía eléctrica). Hay, sin embargo, un potencial significativo para unidades menores para aplicaciones en viviendas (menores que 50 kW). • Todo el calor y los requerimientos energéticos podrían servirse de pilas de membrana polimérica ó de ácido fosfórico. Actualmente, estas unidades no se encuentran fácilmente disponibles. Las unidades podrían abastecer a casas independientes o grupos de viviendas y podrían diseñarse para satisfacer todas las necesidades energéticas de los habitantes.

20. Misiones espaciales • Utilizando como combustible hidrógeno criogenizado y oxígeno, las celdas son 70 % eficaces y pueden completar 80.000 horas de funcionamiento en más de 100 misiones.

21. GENERACIÓN DE ENERGIA A GRAN ESCALA • Operando a temperaturas por debajo de los 80 °C, las pilas de combustible pueden ser instaladas en cualquier vivienda privada además de poder satisfacer las necesidades energéticas de los procesos industriales. • En el futuro, las pilas de combustible que operan a altas temperaturas podrían adaptarse a aplicaciones industriales y generar energía a gran escala (megavatios). Operando a temperaturas entre 600-1100 °C estas pilas de combustible "de altas temperaturas". Además, el calor generado puede ser usado para producir electricidad adicional mediante turbinas de vapor.

22. Transportes • La cantidad de dióxido de carbono procedente de un coche pequeño puede reducirse hasta en un 72 % cuando se emplea una pila de combustible de hidrógeno obtenido a partir de gas natural en lugar de un motor de combustión interna de gasolina. • Las pilas de combustible que utilicen los vehículos serán capaces de alcanzar las temperaturas operativas con rapidez, proveer una economía competitiva de combustible y ofrecer unas prestaciones aceptables.

23. En la actualidad las grandes empresas de automóviles como General Motors, Ford, Toyota, Honda, disponen de prototipos con esta tecnología. También se ha experimentado con autobuses. • Se estima que en unos 30 años, habrá más vehículos alimentados por pila de combustible que por motor de combustión interna.