PILA DE COMBUSTIBLE - Definición - Significado

Generador primario (fuel-cell), capaz de transformar directamente en energía eléctrica la energía química de la reacción entre 2 elementos que, en otro ambiente y en diferentes condiciones, provocarían una combustión.

Entre las reacciones químicas que desprenden calor, una de las más conocidas es la que tiene lugar entre el hidrógeno (combustible) y el oxígeno (comburente), cuya formulación es la siguiente:

En este caso, para obtener la energía eléctrica primero conviene transformar el calor en energía mecánica, quemando el combustible en un complejo termomecánico (caldera + turbina, o bien motor de combustión ínterna), y seguidamente, en energía eléctrica mediante una máquina dinamoeléctrica. En estas sucesivas transformaciones existen, por razones termodinámicas, notables pérdidas de calor, por lo que el rendimiento global del sistema difícilmente llega al 30 %.

En la transformación directa, o sea en las pilas de combustible, se consiguen rendimientos del orden del 70-75%. Desde un punto de vista electroquímico, la pila de combustible no es distinta de cualquier otra, y su fuerza electromotriz está determinada por la diferencia de potencial entre los electrodos. El esquema típico de una pila de combustible consiste en 2 electrodos, separados por un electrólito, con 2 cámaras, una para el combustible y la otra para el oxidante.

En el modelo más común, el combustible es el hidrógeno (H2), el oxidante el oxígeno (02) y el electrólito una solución alcalina fuerte, frecuentemente de hidróxido potásico (KOH), aportadora de iones OH".

La atomización de las moléculas y la ionización de los átomos de hidrógeno y oxigenó exige que sobre los electrodos (láminas metálicas porosas) existan catalizadores, normalmente metales de la serie del platino finamente subdivididos. Este tipo de pila fue empleado como generador de corriente de servicio en los vehículos espaciales Apolo, con óptimos resultados.

No obstante, el hidrógeno no es el único combustible que se puede emplear, se han estudiado también pilas de amoníaco, hidrocarburos, hidrazina y alcohol metílico, con diferentes tipos de electrólito, operando tanto a temperaturas altas como bajas. Finalmente, se ha logrado obtener también corriente eléctrica con pilas biológicas teniendo, como combustibles, productos residuales reelaborados por microorganismos.

Una pila de combustible es un pequeño laboratorio químico que exige disponer de una cierta cantidad de complicados mecanismos auxiliares para que funcione correctamente, sobre todo si se trabaja con carga variable. Las perspectivas de desarrollo están limitadas por el costo de los catalizadores, por la dificultad tecnológica de realizar pilas ligeras que puedan dar alta energía específica, por el problema del almacenamiento de los combustibles, por la complicación y delicadeza del conjunto, etc. Por estas razones, para la propulsión de los vehículos eléctricos se prefieren todavía acumuladores normales.

Las pilas de combustible constituyen una de las metas hacia donde tiende la ciencia de la conversión de la energía, puesto que su elevado rendimiento teórico es un gran incentivo para desarrollar al máximo los recursos energéticos.