Pilas

1. Transformación de energía
2. Reacción en la pila de combustible
3. Electrodos
4. Electrolitos
5. Tipos de pilas de combustible
6. Apendice

 INTRODUCCIÓN

Se trata de ofrecer una visión general sobre las pilas de combustible y presentar al mismo tiempo, algunas definiciones y conceptos básicos de los sectores de la electroquímica y de la termodinámica, . tTal como ocurre en los acumuladores de plomo y en las pilas de cinc-carbón que son conocidos desde hace más de un siglo y se utilizan habitualmente, en las pilas de combustible tienen lugar fenómenos de transporte de partículas cargadas.

El principio de las pilas de combustible fue descubierto en el año 1839 por Sir William Grove y desarrollado en el año 1894 por el químico alemán Wilhelm Ostwald (1853-1932). Sin embargo, ha sido en las últimas décadas cuando las pilas de combustible han vuelto a ser un tema de interés. En la investigación espacial han de emplearse pilas de este tipo para abastecer de energía eléctrica las naves espaciales y los satélites. Las pilas de combustible superaron con éxito sus primeras pruebas importantes en los EE.UU. con ocasión del proyecto Géminis y de los vuelos tripulados a la Luna en el marco del programa Apolo.

Estas pruebas resultaron muy útiles con vistas a desarrollar las múltiples aplicaciones de la transformación directa de la energía sobre la Tierra.

La intención de este articuloartículo es dar al lectorconocer las condiciones para comprender la transformación directa de la energía en las pilas de combustible, los procesos que tienen lugar en los electrodos de explicar la formación de la interfase ternaria en un electrodo poroso y de describir la constitución de distintas pilas de combustible.

Si existe alguna dificultad para la interpretación de los símbolos o términos técnicos se puede consultar el apéndice. En él están reunidos y explicados los símbolos más importantes que aparecen en este artículo.

Capitulo 1 – TRANSFORMACIÓN DE ENERGÍA

Cuando un combustible se quema en atmósfera de aire, la fuerza que impulsa esta reacción química es la afinidad, es decir, la tendencia que presenta el combustible a reaccionar con el oxígeno. En una combustión normal, la energía resultante de la oxidación del combustible se libera en forma de calor.

COMBUSTIBLE + OXÍGENO Þ PRODUCTOS DE OXIDACIÓN + CALOR

Este proceso se emplea también para la "generación de energía" en las centrales térmicas en las que, la energía química del combustible es transformada en calor o energía térmica al quemarse a través de la producciónendo de vapor, de este se obtiene energía mecánica (con o sin cogeneración) que luego se transforma en energía eléctrica (figura 1). Los rendimientos de cada una de las transformaciones están expresados en las figura, como así también el rendimiento total (suma de los mismos).

Sin embargo, es también posible conseguir que esta reacción siga un camino directo de forma que, como consecuencia de la transformación de la energía, se libere inmediatamente energía eléctrica. El dispositivo que permite llevar a cabo este proceso se denomina "pila de combustible".

Por pila de combustible se entiende un dispositivo electroquímico que permite transformar directamente la energía química resultante de una reacción de oxidación de un combustible en energía eléctrica sin tener que convertirla primero en energía térmica. En las pilas de combustible, los reactivos (combustible y agente oxidante) se conducen a los electrodos de forma continua.

En un proceso térmico la energía química se transforma en energía eléctrica después de convertirse sucesivamente en energía térmica y mecánica:

Figura 1

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