Pilas de combustible: ventajas e inconvenientes

pila combustible

Aunque la idea de usar pilas de combustible para suministrar energía a vehículos o proporcionar electricidad a edificios ha aparecido recientemente, las pilas de combustible en sí existen desde hace largo tiempo. El principio fue descubierto por Sir William Grove en 1839, aunque los primeros dispositivos en usarlas no aparecieron hasta más de un siglo después. Alrededor de 1950, la NASA empezó a usarlas como fuente de energía en sus programas espaciales, lo que supuso grandes avances.

Pero, ¿qué es exactamente una pila de combustible? Se podría asociar a una batería convencional, salvo por el detalle de que se le suministra combustible para hacerla funcionar (en las baterías no se hace esto). El combustible, que se combina siempre con el oxígeno del aire para producir electricidad, puede ser algo tan sencillo como el hidrógeno. Es una fuente de energía en extremo limpia, ya que el único desecho resultante es agua destilada. Sin embargo, como el hidrógeno no se encuentra en la naturaleza en estado puro, debe obtenerse de alguna otra fuente, ya sea el aire, el agua (mediante electrolisis) o hidrocarburos (a través de un proceso de reformado). Algunas pilas de combustible pueden funcionar directamente con hidrocarburos.

Existen numerosos tipos de pilas de combustible, incluyendo las pilas alcalinas (AFC, por las siglas en inglés Alkaline Fuel Cell), de carbonato fundido (MCFC), de membrana de intercambio protónico (PEM), de óxidos sólidos (SOFC), de ácido fosfórico (PAFC) y de metanol directo (DMFC). Puedes conocer mejor cada uno de estos tipos en el siguiente artículo.

Cada una tiene sus ventajas e inconvenientes. Así por ejemplo:

  • Las AFC se usaron originalmente en los programas espaciales, dado que su eficiencia es alta. Pero el coste también lo es.
  • Las PAFC fueron las primeras en aparecer. Se llevan usando varios años, por ejemplo en autobuses y para producir energía estacionaria. El coste es alto y la eficiencia no es muy alta.
  • Las PEM se usan mucho en vehículos porque ofrecen una rápida respuesta. El coste es un factor a tener en cuenta porque usan catalizadores de platino.
  • Las SOFC usan electrodos cerámicos. Funcionan a altas temperaturas y no requieren catalizadores. La eficiencia es buena pero tienen un arranque lento, lo que no les hace útiles para la industria automotriz. Por ello se usan básicamente en producción estacionaria de energía.
  • Las DMFC usan metanol líquido como combustible y se han desarrollado para suministra pequeñas cantidades de energía a dispositivos móviles.
  • Las MCFC tiene alta eficiencia, son resistentes a la contaminación y pueden funcionar con hidrocarburos. Tienen una alta temperatura de funcionamiento y se han desarrollado para proporcionar energía y calor sobre todo en infraestructuras. El problema es que debido a las altas temperaturas que soportan, su vida útil se reduce.

Viendo en conjunto las ventajas de las pilas de combustible, tenemos:

  • Su alta eficiencia, del 60%: sobre todo en aquellas que funcionan a altas temperaturas y que suministran electricidad y calor. Imagínate tener en el sótano de tu casa una pila de combustible que partiendo de gas natural por ejemplo, te proporcione electricidad, calefacción y agua caliente. Y de forma mucho más eficiente que una caldera de gas convencional.
  • Son limpias, en el sentido de que no emiten CO2 a la atmósfera si sólo parten de H2 y O2.
  • Pueden usar combustibles renovables
  • Funcionan de forma continua en tanto el combustible esté disponible
  • Proveen de energía base y pueden ser un buen complemento a las energías renovables.
  • No tienen partes móviles por lo que su mantenimiento es sencillo
  • No emiten ruido
  • El hidrógeno puede obtenerse del agua
  • Tamaño muy adaptable según necesidades: desde la batería de un móvil hasta una central de producción eléctrica.
  • Existen pilas reversibles que pueden almacenar la energía sobrante en forma de hidrógeno (y que luego se puede usar en otras pilas de combustible).

Pero también como hemos dicho existe una serie de desventajas. No existe la fuente de energía perfecta. Y las pilas de combustible no son la excepción:

  • Coste elevado debido al uso de materiales caros como el platino
  • La fiabilidad todavía está en desarrollo
  • Corta vida útil, sobre todo en aquellas que trabajan a altas temperaturas.
  • Poca robustez. Algunas son sensibles a la contaminación y a la temperatura
  • Es difícil encontrar hidrógeno como combustible
  • La industria del hidrógeno es pequeña
  • Hay que cuidar aspectos como la seguridad en el manejo y almacenamiento del hidrógeno, altamente explosivo
  • Baja densidad del combustible, comparado con la gasolina

 

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