Cómo funcionan las pilas de combustible

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Galería de imágenes de vehículos de combustible alternativo Los ingenieros reemplazaron el motor del GM HydroGen3 con una pila de pilas de combustible del tamaño de un horno de microondas. Ver más fotos de vehículos de combustible alternativo.

Probablemente hayas oído hablar de celdas de combustible. En 2003, el presidente Bush anunció un programa llamado Iniciativa de combustible de hidrógeno (HFI) durante su discurso sobre el estado de la Unión. Esta iniciativa, respaldada por la legislación de la Ley de Política Energética de 2005 (EPACT 2005) y la Iniciativa de Energía Avanzada de 2006, tiene como objetivo desarrollar tecnologías de hidrógeno, pilas de combustible e infraestructura para hacer que los vehículos de pilas de combustible sean prácticos y rentables para 2020. El Estados Unidos ha dedicado más de mil millones de dólares a la investigación y el desarrollo de pilas de combustible hasta ahora.

Entonces, ¿qué es exactamente una pila de combustible? ¿Por qué los gobiernos, las empresas privadas y las instituciones académicas colaboran para desarrollarlos y producirlos? Las pilas de combustible generan energía eléctrica de forma silenciosa y eficiente, sin contaminación. A diferencia de las fuentes de energía que utilizan combustibles fósiles, los subproductos de una celda de combustible en funcionamiento son el calor y el agua. Pero como hace esto?

En este artículo, echaremos un vistazo rápido a cada una de las tecnologías de pila de combustible existentes o emergentes. Detallaremos como celdas de combustible de membrana de electrolito de polímero (PEMFC) funcionan y examinan cómo se comparan las pilas de combustible con otras formas de generación de energía. También exploraremos algunos de los obstáculos que enfrentan los investigadores para hacer que las celdas de combustible sean prácticas y asequibles para nuestro uso, y discutiremos las aplicaciones potenciales de las celdas de combustible..

Si quiere ser técnico al respecto, una pila de combustible es una dispositivo de conversión de energía electroquímica. Una celda de combustible convierte los químicos hidrógeno y oxígeno en agua y, en el proceso, produce electricidad..

El otro dispositivo electroquímico con el que todos estamos familiarizados es la batería. Una batería tiene todos sus productos químicos almacenados en su interior y también convierte esos productos químicos en electricidad. Esto significa que una batería eventualmente "se agota" y usted la tira o la recarga..

Con una celda de combustible, los productos químicos fluyen constantemente hacia la celda para que nunca se apague; siempre que haya un flujo de productos químicos en la celda, la electricidad fluirá fuera de la celda. La mayoría de las pilas de combustible que se utilizan hoy en día utilizan hidrógeno y oxígeno como productos químicos.

En la siguiente sección, veremos los diferentes tipos de pilas de combustible..

Contenido
  1. Tipos de pilas de combustible
  2. Pilas de combustible de membrana de intercambio de polímero
  3. Eficiencia de la pila de combustible
  4. Eficiencia energética de gasolina y batería
  5. Problemas con las pilas de combustible
  6. Por qué utilizar pilas de combustible?

La celda de combustible competirá con muchos otros dispositivos de conversión de energía, incluida la turbina de gas de la central eléctrica de su ciudad, el motor de gasolina de su automóvil y la batería de su computadora portátil. Los motores de combustión como la turbina y el motor de gasolina queman combustibles y utilizan la presión creada por la expansión de los gases para realizar trabajos mecánicos. Las baterías convierten la energía química en energía eléctrica cuando es necesario. Las pilas de combustible deberían hacer ambas tareas de manera más eficiente.

Una celda de combustible proporciona un voltaje de CC (corriente continua) que se puede utilizar para alimentar motores, luces o cualquier número de aparatos eléctricos..

Hay varios tipos diferentes de pilas de combustible, cada una de las cuales utiliza una química diferente. Las pilas de combustible se clasifican normalmente por su temperatura de funcionamiento y el tipo de electrólito ellos usan. Algunos tipos de pilas de combustible funcionan bien para su uso en plantas de generación de energía estacionarias. Otros pueden ser útiles para pequeñas aplicaciones portátiles o para impulsar automóviles. Los principales tipos de pilas de combustible incluyen:

Pila de combustible de membrana de intercambio de polímero (PEMFC)

El Departamento de Energía (DOE) se centra en el PEMFC como el candidato más probable para las aplicaciones de transporte. El PEMFC tiene una alta densidad de potencia y una temperatura de funcionamiento relativamente baja (de 60 a 80 grados Celsius o de 140 a 176 grados Fahrenheit). La baja temperatura de funcionamiento significa que la pila de combustible no tarda mucho en calentarse y empezar a generar electricidad. Echaremos un vistazo más de cerca al PEMFC en la siguiente sección..

Pila de combustible de óxido sólido (SOFC)

Estas celdas de combustible son las más adecuadas para generadores de energía estacionarios a gran escala que podrían proporcionar electricidad a fábricas o ciudades. Este tipo de pila de combustible funciona a temperaturas muy altas (entre 700 y 1.000 grados Celsius). Esta alta temperatura hace que la confiabilidad sea un problema, porque partes de la celda de combustible pueden romperse después de encender y apagar repetidamente. Sin embargo, las pilas de combustible de óxido sólido son muy estables cuando están en uso continuo. De hecho, la SOFC ha demostrado tener la vida útil más larga de todas las pilas de combustible en determinadas condiciones de funcionamiento. La alta temperatura también tiene una ventaja: el vapor producido por la celda de combustible se puede canalizar hacia las turbinas para generar más electricidad. Este proceso se llama cogeneración de calor y energía (CHP) y mejora la eficiencia general del sistema.

Pila de combustible alcalina (AFC)

Este es uno de los diseños más antiguos de pilas de combustible; el programa espacial de los Estados Unidos los ha utilizado desde la década de 1960. El AFC es muy susceptible a la contaminación, por lo que requiere hidrógeno y oxígeno puros. También es muy caro, por lo que es poco probable que se comercialice este tipo de pila de combustible..

Pila de combustible de carbonato fundido (MCFC)

Como la SOFC, estas pilas de combustible también son más adecuadas para grandes generadores de energía estacionarios. Operan a 600 grados Celsius, por lo que pueden generar vapor que se puede utilizar para generar más energía. Tienen una temperatura de funcionamiento más baja que las pilas de combustible de óxido sólido, lo que significa que no necesitan materiales tan exóticos. Esto hace que el diseño sea un poco menos costoso.

Pila de combustible de ácido fosfórico (PAFC)

La pila de combustible de ácido fosfórico tiene potencial para su uso en pequeños sistemas estacionarios de generación de energía. Opera a una temperatura más alta que las celdas de combustible de membrana de intercambio de polímero, por lo que tiene un tiempo de calentamiento más largo. Esto lo hace inadecuado para su uso en automóviles..

Pila de combustible de metanol directo (DMFC)

Las pilas de combustible de metanol son comparables a un PEMFC en cuanto a temperatura de funcionamiento, pero no son tan eficientes. Además, el DMFC requiere una cantidad relativamente grande de platino para actuar como catalizador, lo que encarece estas pilas de combustible..

En la siguiente sección, analizaremos más de cerca el tipo de celda de combustible que el DOE planea usar para impulsar los vehículos futuros: el PEMFC.

La invención de la pila de combustible

Sir William Grove inventó la primera pila de combustible en 1839. Grove sabía que el agua se podía dividir en hidrógeno y oxígeno enviando una corriente eléctrica a través de ella (un proceso llamado electrólisis). Él planteó la hipótesis de que al invertir el procedimiento se podría producir electricidad y agua. Creó una pila de combustible primitiva y la llamó batería voltaica de gas. Después de experimentar con su nuevo invento, Grove demostró su hipótesis. Cincuenta años después, los científicos Ludwig Mond y Charles Langer acuñaron el término pila de combustible al intentar construir un modelo práctico para producir electricidad.

Figura 1. Partes de una celda de combustible PEM-

los celda de combustible de membrana de intercambio de polímero (PEMFC) es una de las tecnologías de pilas de combustible más prometedoras. Este tipo de celda de combustible probablemente terminará alimentando automóviles, autobuses y tal vez incluso su casa. El PEMFC utiliza una de las reacciones más simples de cualquier pila de combustible. Primero, echemos un vistazo a lo que hay en una celda de combustible PEM:

En Figura 1 puede ver que hay cuatro elementos básicos de un PEMFC:

  • los ánodo, el poste negativo de la pila de combustible, tiene varios trabajos. Conduce los electrones que se liberan de las moléculas de hidrógeno para que puedan usarse en un circuito externo. Tiene canales grabados que dispersan el gas hidrógeno por igual sobre la superficie del catalizador..
  • los cátodo, el poste positivo de la pila de combustible tiene canales grabados que distribuyen el oxígeno a la superficie del catalizador. También conduce los electrones desde el circuito externo al catalizador, donde pueden recombinarse con los iones de hidrógeno y oxígeno para formar agua..
  • los electrólito es el membrana de intercambio de protones. Este material especialmente tratado, que se parece a una envoltura de plástico de cocina normal, solo conduce iones cargados positivamente. La membrana bloquea los electrones. Para un PEMFC, la membrana debe estar hidratada para funcionar y permanecer estable.
  • los Catalizador es un material especial que facilita la reacción de oxígeno e hidrógeno. Por lo general, está hecho de nanopartículas de platino recubiertas muy finas sobre papel carbón o tela. El catalizador es rugoso y poroso, de modo que la superficie máxima del platino puede exponerse al hidrógeno u oxígeno. El lado recubierto de platino del catalizador mira hacia el PEM.

Este contenido no es compatible con este dispositivo.

Figura 2. Animación de una pila de combustible en funcionamiento

-Figura 2 muestra el gas hidrógeno presurizado (H2) entrando en la pila de combustible por el lado del ánodo. Este gas es forzado a través del catalizador por la presión. Cuando una H2 molécula entra en contacto con el platino en el catalizador, se divide en dos H+ iones y dos electrones (e-). Los electrones se conducen a través del ánodo, donde atraviesan el circuito externo (realizando un trabajo útil como encender un motor) y regresan al lado del cátodo de la celda de combustible..

Mientras tanto, en el lado del cátodo de la celda de combustible, el gas oxígeno (O2) está siendo forzado a través del catalizador, donde forma dos átomos de oxígeno. Cada uno de estos átomos tiene una fuerte carga negativa. Esta carga negativa atrae a los dos H+ iones a través de la membrana, donde se combinan con un átomo de oxígeno y dos de los electrones del circuito externo para formar una molécula de agua (H2O).

Esta reacción en una sola celda de combustible produce solo alrededor de 0,7 voltios. Para llevar este voltaje a un nivel razonable, se deben combinar muchas celdas de combustible separadas para formar una pila de pilas de combustible. Placas bipolares se utilizan para conectar una pila de combustible a otra y están sujetos a ambos oxidante y reduciendo condiciones y potenciales. Un gran problema con las placas bipolares es la estabilidad. Las placas bipolares metálicas pueden corroerse y los subproductos de la corrosión (iones de hierro y cromo) pueden disminuir la efectividad de las membranas y los electrodos de las celdas de combustible. Uso de pilas de combustible de baja temperatura metales ligeros, grafito y compuestos de carbono / termoendurecibles (termoestable es un tipo de plástico que permanece rígido incluso cuando se somete a altas temperaturas) como material de placa bipolar.

En la siguiente sección, veremos qué tan eficientes pueden ser los vehículos de celda de combustible..

Química de una pila de combustible Foto del vehículo del concepto FCX de Honda copyright 2007, cortesía de AutoMotoPortal.com

La reducción de la contaminación es uno de los principales objetivos de la pila de combustible. Al comparar un automóvil con pilas de combustible con un automóvil con motor de gasolina y un automóvil con batería, puede ver cómo las pilas de combustible pueden mejorar la eficiencia de los automóviles en la actualidad..

Dado que los tres tipos de automóviles tienen muchos de los mismos componentes (neumáticos, transmisiones, etc.), ignoraremos esa parte del automóvil y compararemos las eficiencias hasta el punto en que se genera la energía mecánica. Empecemos por el coche de pila de combustible. (Todas estas eficiencias son aproximaciones, pero deben ser lo suficientemente cercanas como para hacer una comparación aproximada).

Si la pila de combustible se alimenta con hidrógeno puro, tiene el potencial de ser hasta un 80 por ciento eficiente. Es decir, convierte el 80 por ciento del contenido energético del hidrógeno en energía eléctrica. Sin embargo, todavía necesitamos convertir la energía eléctrica en trabajo mecánico. Esto se logra mediante el motor eléctrico y el inversor. Un número razonable para la eficiencia del motor / inversor es aproximadamente el 80 por ciento. Así que tenemos una eficiencia del 80 por ciento en la generación de electricidad y una eficiencia del 80 por ciento al convertirla en energía mecánica. Eso da una eficiencia general de aproximadamente 64 por ciento. El vehículo conceptual FCX de Honda supuestamente tiene una eficiencia energética del 60 por ciento.

Si la fuente de combustible no es hidrógeno puro, el vehículo también necesitará un reformador. Un reformador convierte los combustibles de hidrocarburos o alcohol en hidrógeno. Generan calor y producen otros gases además del hidrógeno. Utilizan varios dispositivos para intentar limpiar el hidrógeno, pero aún así, el hidrógeno que sale de ellos no es puro, y esto reduce la eficiencia de la pila de combustible. Debido a que los reformadores afectan la eficiencia de las celdas de combustible, las investigaciones del DOE han decidido concentrarse en vehículos de celdas de combustible de hidrógeno puro, a pesar de los desafíos asociados con la producción y el almacenamiento de hidrógeno..

A continuación, aprenderemos sobre la eficiencia de los automóviles que funcionan con gasolina y baterías..

Hidrógeno

El hidrógeno es el elemento más común del universo. Sin embargo, el hidrógeno no existe de forma natural en la Tierra en su forma elemental. Los ingenieros y científicos deben producir hidrógeno puro a partir de compuestos de hidrógeno, incluidos los combustibles fósiles o el agua. Para extraer hidrógeno de estos compuestos, debe ejercer energía. La energía requerida puede venir en forma de calor, electricidad o incluso luz..

Foto © 2007, cortesía del Airstream Concept de Airstream Ford

La eficiencia de un automóvil de gasolina es sorprendentemente baja. Todo el calor que sale como escape o entra en el radiador es energía desperdiciada. El motor también utiliza mucha energía para hacer funcionar las distintas bombas, ventiladores y generadores que lo mantienen en funcionamiento. Entonces, la eficiencia general de un motor de gas automotriz se trata de 20 por ciento. Es decir, solo alrededor del 20 por ciento del contenido de energía térmica de la gasolina se convierte en trabajo mecánico..

Un automóvil eléctrico que funciona con baterías tiene una eficiencia bastante alta. La batería tiene una eficiencia de aproximadamente un 90 por ciento (la mayoría de las baterías generan algo de calor o requieren calentamiento), y el motor eléctrico / inversor tiene una eficiencia de aproximadamente un 80 por ciento. Esto da una eficiencia general de aproximadamente 72 por ciento.

Pero esa no es toda la historia. La electricidad utilizada para alimentar el automóvil tenía que generarse en algún lugar. Si se generó en una planta de energía que utilizó un proceso de combustión (en lugar de nuclear, hidroeléctrica, solar o eólica), entonces solo alrededor del 40 por ciento del combustible requerido por la planta de energía se convirtió en electricidad. El proceso de carga del automóvil requiere la conversión de corriente alterna (CA) en corriente continua (CC). Este proceso tiene una eficiencia de aproximadamente el 90 por ciento.

Entonces, si miramos el ciclo completo, la eficiencia de un automóvil eléctrico es del 72 por ciento para el automóvil, del 40 por ciento para la planta de energía y del 90 por ciento para cargar el automóvil. Eso da una eficiencia general de 26 por ciento. La eficiencia general varía considerablemente según el tipo de planta de energía que se utilice. Si la electricidad para el automóvil es generada por una planta hidroeléctrica, por ejemplo, entonces es básicamente gratis (no quemamos ningún combustible para generarla), y la eficiencia del automóvil eléctrico es de aproximadamente 65 por ciento.

Los científicos están investigando y perfeccionando diseños para seguir aumentando la eficiencia de las pilas de combustible. Un enfoque consiste en combinar vehículos de pila de combustible y de batería. Ford Motors y Airstream están desarrollando un vehículo conceptual propulsado por un tren motriz de celda de combustible híbrido llamado Accionamiento HySeries. Ford afirma que el vehículo tiene una economía de combustible comparable a 41 millas por galón. El vehículo utiliza una batería de litio para alimentar el automóvil, mientras que la celda de combustible recarga la batería..

Los vehículos de pila de combustible son potencialmente tan eficientes como un automóvil a batería que depende de una planta de energía que no consume combustible. Pero alcanzar ese potencial de una manera práctica y asequible puede resultar difícil. En la siguiente sección, examinaremos algunos de los desafíos de hacer realidad un sistema de energía de pila de combustible..

Catalizadores de oro

La ciencia a nanoescala puede proporcionar a los desarrolladores de pilas de combustible algunas respuestas muy buscadas. Por ejemplo, el oro suele ser un metal no reactivo. Sin embargo, cuando se reducen a un tamaño nanométrico, las partículas de oro pueden ser un catalizador tan efectivo como el platino..

Las pilas de combustible pueden ser la respuesta a nuestros problemas de energía, pero primero los científicos tendrán que resolver algunos problemas importantes:

Costo

El principal de los problemas asociados con las pilas de combustible es lo caras que son. Muchos de los componentes de una pila de combustible son costosos. Para los sistemas PEMFC, las membranas de intercambio de protones, los catalizadores de metales preciosos (generalmente platino), las capas de difusión de gas y las placas bipolares representan el 70 por ciento del costo de un sistema [Fuente: Necesidades de investigación básica para una economía de hidrógeno]. Para tener un precio competitivo (en comparación con los vehículos que funcionan con gasolina), los sistemas de celdas de combustible deben costar $ 35 por kilovatio. Actualmente, el precio de producción de alto volumen proyectado es de $ 73 por kilovatio [Fuente: Garland]. En particular, los investigadores deben disminuir la cantidad de platino necesaria para actuar como catalizador o encontrar una alternativa..

Durabilidad

Los investigadores deben desarrollar membranas PEMFC que sean duraderas y puedan operar a temperaturas superiores a los 100 grados Celsius y seguir funcionando a temperaturas ambiente bajo cero. Se requiere un objetivo de temperatura de 100 grados Celsius para que una celda de combustible tenga una mayor tolerancia a las impurezas en el combustible. Debido a que arranca y detiene un automóvil con relativa frecuencia, es importante que la membrana permanezca estable en condiciones de ciclismo. Actualmente, las membranas tienden a degradarse mientras las celdas de combustible se encienden y apagan, particularmente a medida que aumentan las temperaturas de funcionamiento..

Hidratación

Debido a que las membranas PEMFC deben hidratarse para transferir protones de hidrógeno, las investigaciones deben encontrar una manera de desarrollar sistemas de celdas de combustible que puedan continuar operando en temperaturas bajo cero, ambientes de baja humedad y altas temperaturas de operación. Alrededor de los 80 grados Celsius, la hidratación se pierde sin un sistema de hidratación de alta presión..

La SOFC tiene un problema relacionado con la durabilidad. Los sistemas de óxido sólido tienen problemas con la corrosión del material. La integridad del sello también es una preocupación importante. La meta de costos para las SOFC es menos restrictiva que para los sistemas PEMFC a $ 400 por kilovatio, pero no existen medios obvios para lograr esa meta debido a los altos costos de los materiales. La durabilidad de SOFC se ve afectada después de que la celda se calienta repetidamente hasta la temperatura de funcionamiento y luego se enfría a temperatura ambiente..

Entrega

El Plan Técnico de Pilas de Combustible del Departamento de Energía establece que las tecnologías de compresores de aire actualmente disponibles no son adecuadas para el uso de vehículos, lo que dificulta el diseño de un sistema de suministro de combustible de hidrógeno..

Infraestructura

Para que los vehículos PEMFC se conviertan en una alternativa viable para los consumidores, debe haber una infraestructura de generación y entrega de hidrógeno. Esta infraestructura puede incluir tuberías, transporte de camiones, estaciones de servicio y plantas de generación de hidrógeno. El DOE espera que el desarrollo de un modelo de vehículo comercializable impulse el desarrollo de una infraestructura para respaldarlo..

Almacenamiento y otras consideraciones

Trescientas millas es un campo de prácticas convencional (la distancia que puede conducir en un automóvil con el tanque lleno de gasolina). Para crear un resultado comparable con un vehículo de pila de combustible, los investigadores deben superar las consideraciones de almacenamiento de hidrógeno, el peso y volumen del vehículo, el costo y la seguridad..

Si bien los sistemas PEMFC se han vuelto más livianos y pequeños a medida que se realizan las mejoras, todavía son demasiado grandes y pesados ​​para su uso en vehículos estándar..

También existen preocupaciones de seguridad relacionadas con el uso de pilas de combustible. Los legisladores tendrán que crear nuevos procesos para que los sigan los primeros en responder cuando deban manejar un incidente que involucre un vehículo o generador de celda de combustible. Los ingenieros deberán diseñar sistemas de suministro de hidrógeno seguros y fiables.

Los investigadores se enfrentan a desafíos considerables. En la siguiente sección, exploraremos por qué Estados Unidos y otras naciones están invirtiendo en investigación para superar estos obstáculos..

Membranas de base aromática

Una alternativa a las membranas de ácido perfluorosulfónico actuales son las membranas de base aromática. Aromático en este caso no se refiere al agradable aroma de la membrana; en realidad, se refiere a anillos aromáticos como benceno, piridina o indol. Estas membranas son más estables a temperaturas más altas, pero aún requieren hidratación. Es más, las membranas aromáticas se hinchan cuando pierden hidratación, lo que puede afectar la eficiencia de la pila de combustible..

¿Por qué el gobierno de EE. UU. Está trabajando con universidades, organizaciones públicas y empresas privadas para superar todos los desafíos de hacer de las celdas de combustible una fuente práctica de energía? Se han gastado más de mil millones de dólares en investigación y desarrollo de pilas de combustible. Una infraestructura de hidrógeno costará considerablemente más para construir y mantener (algunas estimaciones superan los 500 mil millones de dólares). ¿Por qué el presidente cree que vale la pena invertir en pilas de combustible??

Las principales razones tienen todo que ver con el petróleo. Estados Unidos debe importar el 55 por ciento de su petróleo. Para 2025, se espera que aumente al 68 por ciento. Dos tercios del petróleo que usan los estadounidenses todos los días se destina al transporte. Incluso si cada vehículo en la calle fuera un automóvil híbrido, para el 2025 todavía necesitaríamos usar la misma cantidad de aceite que usamos ahora [Fuente: Fuel Cells 2000]. De hecho, Estados Unidos consume una cuarta parte de todo el petróleo producido en el mundo, aunque solo el 4,6 por ciento de la población mundial vive aquí [Fuente: Consecuencias para la seguridad nacional de la dependencia del petróleo de Estados Unidos].

Los expertos esperan que los precios del petróleo continúen subiendo durante las próximas décadas a medida que se agoten más fuentes de bajo costo. Las compañías petroleras tendrán que buscar depósitos de petróleo en entornos cada vez más desafiantes, lo que elevará los precios del petróleo..

Las preocupaciones van mucho más allá de la seguridad económica. El Consejo de Relaciones Exteriores publicó un informe en 2006 titulado "Consecuencias para la seguridad nacional de la dependencia del petróleo de Estados Unidos". Un grupo de trabajo detalló numerosas preocupaciones sobre cómo la creciente dependencia de Estados Unidos del petróleo compromete la seguridad de la nación. Gran parte del informe se centró en las relaciones políticas entre las naciones que demandan petróleo y las naciones que lo suministran. Muchas de estas naciones ricas en petróleo se encuentran en áreas llenas de inestabilidad u hostilidad política. Otras naciones violan los derechos humanos o incluso apoyan políticas como el genocidio. Es en el mejor interés de los Estados Unidos y del mundo buscar alternativas al petróleo para evitar financiar tales políticas..

El uso de petróleo y otros combustibles fósiles para obtener energía produce contaminación. Los problemas de contaminación han aparecido mucho en las noticias recientemente, desde la película "Una verdad incómoda" hasta el anuncio de que el cambio climático y el calentamiento global serían un factor en los ajustes futuros del Reloj del Juicio Final. Lo mejor para todos es encontrar una alternativa a la quema de combustibles fósiles para obtener energía..

Las tecnologías de pilas de combustible son una alternativa atractiva a la dependencia del petróleo. Las pilas de combustible no emiten contaminación y, de hecho, producen agua pura como subproducto. Aunque los ingenieros se están concentrando en producir hidrógeno a partir de fuentes como el gas natural a corto plazo, la Iniciativa del Hidrógeno tiene planes de buscar formas renovables y ecológicas de producir hidrógeno en el futuro. Debido a que puede producir hidrógeno a partir del agua, Estados Unidos podría depender cada vez más de fuentes nacionales para la producción de energía..

Otros países también están explorando aplicaciones de pilas de combustible. La dependencia del petróleo y el calentamiento global son problemas internacionales. Varios países se están asociando para impulsar los esfuerzos de investigación y desarrollo en tecnologías de pilas de combustible. Una asociación es la Asociación Internacional para la Economía del Hidrógeno.

Claramente, los científicos y los fabricantes tienen mucho trabajo por hacer antes de que las pilas de combustible se conviertan en una alternativa práctica a los métodos actuales de producción de energía. Aún así, con el apoyo y la cooperación de todo el mundo, el objetivo de tener un sistema energético viable basado en pilas de combustible puede ser una realidad en un par de décadas..

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Una pila de combustible que funciona con residuos

Los ingenieros ambientales de la Universidad Estatal de Pensilvania desarrollaron una celda de combustible que funciona con aguas residuales. La célula usa microbios para descomponer la materia orgánica. La materia a su vez libera hidrógeno y electrones. La celda de combustible puede descomponer aproximadamente el 80 por ciento de la materia orgánica en las aguas residuales y, al igual que los PEMFC, la salida es calor y agua pura. La energía generada por la celda de combustible podría ayudar a alimentar el sistema de bombeo de una planta de tratamiento de agua..

Asociación internacional para la economía del hidrógeno
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Más enlaces geniales

  • Oficina de Ciencias Energéticas Básicas
  • Pilas de combustible 2000
  • Programa de hidrógeno del Departamento de Energía
  • Eficiencia energética y energías renovables
  • Conceptos básicos sobre pilas de combustible del Smithsonian

Fuentes

  • "Necesidades de investigación básica para la economía del hidrógeno". Oficina de Ciencias, Departamento de Energía, http://www.sc.doe.gov/bes/hydrogen.pdf
  • Deutch, John y col. "Consecuencias para la seguridad nacional de la dependencia del petróleo de Estados Unidos". Informe del Grupo de Trabajo Independiente No. 58. http://www.cfr.org/content/publications/attachments/EnergyTFR.pdf
  • Garland, Nancy. "Descripción general del subprograma de pilas de combustible". Departamento de Energía de EE. UU. 19 de diciembre de 2008. (19 de marzo de 2009) http://www.hydrogen.energy.gov/pdfs/progress08/v_0_fuel_cells_overview.pdf 
  • Goho, Alexandra. "La microenergía se calienta: la celda de combustible de propano tiene mucha fuerza". Enciclopedia McGraw-Hill de ciencia y tecnología.
  • Goho, Alexandra. "Tratamiento especial: la pila de combustible extrae energía de los residuos". Enciclopedia McGraw-Hill de ciencia y tecnología.
  • "Plan de postura de hidrógeno". Departamento de Energía de Estados Unidos. http://www1.eere.energy.gov/hydrogenandfuelcells /pdfs/hydrogen_posture_plan.pdf
  • Rose, Robert. "Preguntas y respuestas sobre hidrógeno y pilas de combustible". Breakthrough Technologies Institute. Http://www.fuelcells.org
  • Testimonio de David Garman, Subsecretario de Energía. Comité de Energía y Recursos Nacionales, Senado de los Estados Unidos. http://www1.eere.energy.gov/office_eere/ congressional_test_071706_senate.html
  • Programa de hidrógeno del Departamento de Energía de EE. UU. Http://www.hydrogen.energy.gov



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