Guia Basica para bachillerato de Circuitos Basicos
como hacer una pila de hidrogeno
1. Pila PEM (Proton Exchange Menbrane)
Introducción:
El único problema de la electricidad es que no se puede acumular, lo que se produce se
tiene que consumir, sin embargo se puede transformar en otra forma de energía; con
cierta perdida, que sí se puede almacenar.
Surgen entonces diferentes manera de almacenamientos: agua, muelles, combustibles
nucleares y por su mayor uso reacciones químicas, concretamente uso de combustibles.
Y como todo en esta vida las reservas de combustibles fósiles también se acaban. Las
predicciones más optimistas suponen que con el ritmo actual nos quedan unos 50 años
de combustibles. Aparte de la gran dependencia de los países industrializados al oro
negro, con las consecuentes inestabilidades que eso conlleva (vease la influencia de las
guerras en la economía mundial), aparecen problemas no previstos como
recalentamiento del planeta, y serios problemas para la salud (enfermedades
respiratorias, cáncer, mutaciones genéticas, etc).
Cierto es que la energía nuclear es unas 1000 veces más eficiente que la química, pero
la tecnología de fusión que tenemos actualmente no es lo suficientemente avanzada ni
rentable y la fisión produce desechos muy contaminares y caros de reciclar por lo que se
opta por almacenarlos y pasar el bulto a la siguiente generación.
Las energías alternativas parecen una buena salida a ese problema, pero resulta difícil
alcanzar los niveles de eficiencia y tienen una baja densidad energética si lo
comparamos con la superficie que ocupan.
Mucha gente opina que el hidrógeno es un vector energético por el que apostar, no es
una fuente de energía dado que no es encuentra en estado libre para el consumo.
Una buena opción es la pila de combustible; y aunque se conocen cinco tipos diferentes,
el funcionamiento es básicamente el mismo, hidrógeno en forma de protón o hidroxilion
es oxidado de manera electroquímica (luego oxidado, de ahí el término combustión) y
no física de lo contrario se producen derivados nitrogenados tóxicos al mezclarlo con el
aire para que se queme. Básicamente es el proceso inverso a la electrolisis, aunque
debido a la baja velocidad de reacción que tiene se necesita caros catalizadores como
platino o rutenio.
Lo que aquí presento no es mucho más que un experimento científico.
Materiales
Planchas de silicona
Bloque de grafito
Planchas de aluminio
Varillas roscada
Tuercas y arandelas
Conexiones de las que se usan en riego para jardinería
Mea *
2. *La Mea (Membrane electrode assembly, montaje membrana-electrodo) se puede
comprar que es lo más sencillo, seguro y caro, ; o puedes hacerla tu mismo. La
compañía española David FC vende derivados similares a Nafion material usado para
confeccionar membranas permeables a electrones (permeable electron membrane, PEM)
y existen algunas páginas web que enseñan como hacer recubrimientos de negro de
platino a base de antiguos métodos de fotografía.
Todos los materiales son muy fáciles de encontrar en Internet y a un precio razonable.
Proceso de fabricación
La idea en general es construir un bocadillo en el que en medio esta la MEA, sellada
por las planchas de silicona y en contacto con los platos de grafito que sirven de
colectores eléctricos, conductos de gas y definen estructuralmente la pila.
Se corta el bloque de grafito en planchas. Lo mejor es usar una sierra de banda continua
refrigerada con agua, en cualquier carpintería metálica la tiene, es bueno protegerse la
cara, el polvo de grafito es muy fino, mancha mucho y puede meterse en lo pulmones si
no se esta cubierto.
A estas planchas se les hace después con un taladro montado sobre un banco las guías
para los gases. Yo use una broca de 1mm , y se me rompió varia veces antes de que
encontrase la velocidad adecuada. La velocidad de trabajo depende de la dureza del
grafito. Usando una broca mayor y una velocidad moderada este problema no debe
volver a surgir.
La silicona. Las lonchas de silicona se pueden cortar fácilmente con un tijera afilada.
Solo hay que tener cuidado de poner unos pocos milímetros de menos porque luego se
expande un poco al apretar lo tornillos.
El hidrógeno y el oxígeno se pueden conseguir montando un pequeño electrolizador de
corriente continua, con la ventaja de que los gases generados estarán húmedos e
hidratarán la membrana.
Bloque de aluminio cortado antes de ser limado
3. Los pernos, arandelas, y tuercas que aprisionarán las membranas
El bloque de grafito
Las dos caras de una plancha de grafito aire-hidrógeno
4. La pila antes de ponerle las membranas y los pernos
Observad el surco hecho para un junta tórica y evitar fugar de gases.
