Las celdas de combustible producen electricidad mediante la combinación de hidrógeno y oxígeno, y constan de un ánodo, un cátodo y un electrolito. Sufren pérdidas de potencia debido a la polarización en los electrodos, que depende de la densidad de corriente. A diferencia de las baterías, pueden generar electricidad de forma continua mientras se les suministre combustible.

1. PILAS DE COMBUSTIBLE

2. Elementos básicos de una celda de combustible:
Dos electrodos (ánodo y cátodo).
Electrolito: sustancia encargada de transportar los iones producidos en las
reacciones redox.
El electrolito a veces se utiliza acompañado de un catalizador.
H2 y O2, utilizados como combustible y oxidante respectivamente.
La celda de combustible es un dispositivo
que produce electricidad y agua mediante un
proceso inverso a la electrólisis.
Estructura típica de una
celda de combustible

3. El potencial real de la celda es inferior al ideal, debido a las pérdidas por polarización:
• Polarización de activación: algunas reacciones electroquímicas son muy lentas, y re-
quieren una cierta energía de activación (> 50-100 mV) para que se produzcan.
• Polarización óhmica: debido a resistencias eléctricas asociadas a los electrodos, el elec-
trolito y los contactos.
• Polarización de concentración: se producen gradientes de concentración (por difusión o
convección) que disminuyen la actividad del electrodo.
Curva de polarización típica de una celda de combustible
Para densidades de corriente bajas,
dominan las pérdidas por polarización
de activación.
En un rango intermedio de densidades
de corriente prevalece polarización
óhmica, y la variación de V es lineal
(región de Tafel).
Para densidades de corriente altas,
aumentan las pérdidas por polarización
de concentración.

4. 1) En el ánodo tiene lugar la oxidación del
combustible: las moléculas de hidrógeno
se disocian en protones y electrones.
2) El electrolito permite el paso de los protones,
e impide el paso de los electrones.
3) Los electrones generan corriente eléctrica a
su paso por un circuito externo.
4) En el cátodo se produce una reacción de
reducción: electrones y protones se combinan
con el oxígeno para formar agua.
Una celda individual genera un voltaje cercano a un voltio.
Para las aplicaciones que requieren mayor voltaje y alta
potencia se apilan en serie el número necesario de estas
celdas, para formar una pila de combustible.

5. Diferencias entre celdas de combustible y baterías:
Las baterías son dispositivos de almacenamiento de energía. La producción de
energía cesa cuando se consumen los reactivos químicos almacenados dentro
de la batería. No pueden proporcionar un flujo continuo de energía eléctrica.
En las celdas de combustible, tanto el combustible como el oxidante proceden
de una fuente externa, y permiten generar corriente eléctrica de manera casi
indefinida, en la medida en que pueda suministrarse combustible de forma
continuada.
Diferencias entre celdas de combustible y dispositivos de combustión interna.:
• Los dispositivos de combustión interna se basan en la conversión de energía
térmica en energía mecánica. La eficiencia de este proceso está limitado por
el Ciclo de Carnot.
• Las celdas de combustible convierten directamente la energía química en energía
eléctrica. Desde el punto de vista termodinámico este proceso es mucho más
eficiente.

6. Las pilas PEM usan como electrolito un polímero
sólido.
Utilizan un catalizador de platino.
Características:
Temperatura: 80 ºC
Eficiencia (%): 32-45
Potencia: 5-250 kW
Aplicaciones:
Generación de energía estacionaria.
Transporte (coches, autobuses).
Ventajas:
Rapidez de arranque. Operan a relativamente bajas
temperaturas (80ºC).
Desventajas:
Extremadamente sensible a la contaminación por CO.

11. https://www.youtube.com/watch?v=9hZBv-o4bl0