1._HISTÓRIA DE LAS PILAS DE COMBUSTIBLE

En el año 1839 Sir William Robert Grove (1811-1896), demostraba que existía la posibilidad de generar corriente eléctrica a partir de la reacción electroquímica entre partículas de hidrógeno y oxígeno. En su experimento trataba de unir en serie cuatro celdas electroquímicas, cada una de las cuales estaba formada por un electrodo con H2 y otro con O2, los cuales estaban separados por un electrólito líquido. Grove comprobó que la reacción del hidrógeno en el electrodo negativo combinada con la del oxígeno en el polo positivo generaba una corriente eléctrica. El uso de electrólitos en estado sólido en este tipo de dispositivos electroquímicos también fue ensayado en 1899 por Nernst. Descubrió que la circona estabilizada podía actuar como electrolito sólido. Unos años más tarde, en 1930 Baur y Preis participaron en el laboratorio una pila de combustible de óxido sólido con circona estabilizada como electrolito, Fe o C de ánodo y Fe3 O4 de cátodo. Utilizaron H2 o CO como combustibles. Quedaba aún mucho por optimizar este tipo de pilas (procedimientos, fabricación, rendimientos, etc.) Además, no fue hasta 1943 que C.Wagner identificó la conducción en la circona: el transporte de iones O2-. A partir de entonces comenzaron a estudiarse extensivamente electrólitos sólidos de ion O2- y aumentó mucho la investigación en electroquímica de sólidos.

El interés que realmente fuera práctico en las pilas no existió hasta el año 1960, cuando el programa espacial de la NASA se vio decidido a utilizarlas en las misiones Géminis y Apolo. Al principio, el interésse dirigió fundamentalmente hacia las pilas alcalinas. En los años 70 se desarrollaron de un modo tremendo las pilas de ácido fosfórico, mejor adaptadas para centrales eléctricas estacionarias,mientras que al mismo tiempo se desarrollaba la tecnología de reformadores dehidrocarburos para utilizarlos como combustible. Un tiempo más tarde, debido a una mayor eficiencia global aprovechando el calor generado, los 80 y los 90 vieron un desarrollo fuerte de las pilas de carbonatos fundidos y luego las de óxido sólido. La ineficiente vida útil de los prototipos impidió su llegada al mercado. Otro desarrollo importante se produjo en los años 90 en las pilas de membrana polimérica, causado por el desarrollo de polímeros, estables conductores de protones (NAFIONR), y avances en catalizadores, mejorando la durabilidad y el rendimiento.Aunque ya se pueden hallar prototipos de los diferentes tipos de pilas con muchas horas de uso, la

insuficiente resistencia al ciclado y el alto coste en comparación con los métodos establecidos de obtención de energía son problemas que están haciendo que se retrase la implantación extensa en el mercado.

2._LAS PILAS DE COMBUSTIBLE Y SUS VENTAJAS

Las pilas de combustible son unos dispositivos eléctricos que se encargan de convertir la energía química procedente de dicha batería en energía eléctrica, de una forma parecida a como lo hacen las pilas que se utilizan en los electrodomésticos corrientes de cara como puede ser u mando a distancia, etc. Al contrario que en las baterías normales, la pila de combustible no se agota a no ser que se le deje de suministrar energía. Consiguen sacar la energía eléctrica de la reacción de diferentes compuestos, como oxigeno, metano, metanol, etanol, etc. Por ejemplo, la oxidación reversible del H2:H2 (gas) + ½ O2 (gas) → H2O (líquido)

Puede producir un trabajo reversible por la variación de energía libre de Gibbs en la reacción.

La eficiencia termodinámica será el cociente entre la energía útil y la energía total. Pongamos el ejemplo de que a 25 ºC y 1 atm de presión resulta: ∆G = 237.2 kJ/mol, ∆H = 285.84 kJ/mol, esto nos da una eficiencia reversible de ηrev = 0.83. A 800 ºC. La eficiencia reversible nos resulta menor porque ∆G baja el aumentar su temperatura. Esta eficiencia resulta que es más eficaz a bajas temperaturas que los motores térmicos, los cuales necesitan más temperatura de funcionamiento para rendir al máximo. Un ejemplo la eficiencia de un motor de combustión interno en un transporte que está por debajo del 25%. En cambio las centrales térmicas de ciclo combinado de alta potencia pueden llegar a alcanzar eficiencias del 60%. Por otro las una pila de combustible de baja potencia, que se utiliza para vehículos, puede llegar al alcanzar un

rendimiento del 40, del 60% en sistemas de mayor potencia y del 80% en sistemas híbridos.

Las ventajas de las pilas de combustible frente al resto de formas de conseguir electricidad son:

Eficiencia: La eficiencia de la pila no depende del tamaño de ella con lo que se pueden fabricar dispositivos más pequeños y como esta nombrado antes eficientes. Además de que pueden funcionar a media carga manteniendo el uso optimo del combustible.

Descolocación: Esta capacidad permite colocar las potencias requeridas en puntos cercanos al lugar de consumo, por lo que se evita una pérdida de energía, también permite una mejor gestión de la red eléctrica.

Cogeneración: Generan energía eléctrica junto con agua caliente y vapor, lo cual hace que aumente su rendimiento.

Fiabilidad: La falta de partes móviles hace que el sistema sea más seguro y que haga menos ruido.

Limpias: Se puede alimentar con varios combustibles, con mayor o menor pureza, y aun así sigue teniendo una muy baja emisión de Óxido de Nitrógeno, de Azufre o de partículas y la captura de CO2 cuando no se alimenta con H2 es más sencilla. Cuando se utiliza H2 permite la colocación de las pilas en zonas bastante pobladas, como centros de ciudades, en donde la calidad del aire es esencial.