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En la ingeniería en Energías Renovables (ER) se utilizan diferentes sistemas para generar, almacenar y convertir un tipo de energía a otro. Esta diversidad de elementos permite desarrollar de manera integral aplicaciones que sean autosuficientes y sostenibles desde el punto de vista energético. Por ejemplo, las celdas solares generan energía eléctrica a partir de la radiación solar que incide sobre ellas; los aerogeneradores o generadores eólicos aprovechan la energía cinética del viento para generar energía eléctrica; las baterías se utilizan para almacenar energía electrostática mediante reacciones electroquímicas. En cambio, una celda de combustible (CC) es un sistema de conversión de energía, y sirve para convertir la energía química de un combustible directamente en energía eléctrica. El combustible de las CC puede ser hidrógeno (H2), gas metano (CH4) o alcoholes como etanol (CH3-CH2-OH) o metanol (CH3-OH), entre otros; el único requisito es que contengan hidrógeno, de manera análoga a los motores de combustión interna de los automóviles, cuyo combustible es la gasolina, no obstante, los motores de los automóviles convierten la energía del combustible en energía mecánica.
Bajo este contexto, una CC no es precisamente un sistema de generación de energía eléctrica que pueda compararse con una celda solar o un aerogenerador, sino que utiliza, como su nombre lo indica, un combustible para producir electricidad a través de reacciones electroquímicas de oxidación y reducción. Los conceptos de oxidación y reducción se explican en subtemas subsecuentes.
Pereira J. (2011). Pila de combustible. [Imagen] Flickr. https://flic.kr/p/ajUcBu
Competencia específica
Diferenciar los tipos de celdas de combustible, así como sus principales ventajas y desventajas, para seleccionar el tipo de celda para una aplicación específica, considerando los componentes que las conforman mediante la interpretación de las curvas de polarización.
Logros
- Identificar las principales aplicaciones de las celdas de combustible en cuanto a la temperatura de operación y a la potencia eléctrica que generan.
- Analizar las ventajas y desventajas de las celdas de combustible.
- Interpretar las curvas de polarización.
Contenido
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Cierre
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Automobile Italia. (2016). Nuevo sistema con bioetanol. [Imagen] Flickr. https://flic.kr/p/J9oJmm
Fuentes de consulta
- Otero de Becerra, J., et al. (2010). Hidrógeno y pilas de combustible: estado actual y perspectiva inmediata. Madrid: Asociación Nacional de Ingenieros del ICAI.
- EUR 20719 ES (1999). La energía del hidrógeno y las pilas de combustible: una visión para nuestro futuro.
- Gottesfeld, S., Springer, T.E., & Sawodzinzki, T.A. (1991). Polymer electrolyte fuel cell model. Journal of the Electrochemical Society. 138-8:2334-2342.
- Hooger G. (2003). Fuel cell technology handbook. Boca Raton: CRC Press. Pp. Capítulo 4 y 5.
- Jiao, K., & Li, X. (2011). Water transport in polymer electrolyte membrane fuel cells. Progress in Energy and Combustion Science, 37(3), 221–291.