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Nueva pila de combustible

Área: Tecnología — Martes, 22 de Noviembre de 2011

Un nuevo tipo de célula de combustible puede consumir casi cualquier tipo de combustible y operar a una temperatura relativamente “baja”.

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Seamos honestos. La mejor forma conocida de almacenar la energía necesaria para un medio de transporte autónomo es la gasolina. Es contaminante, contribuye al calentamiento global, es cara, fomenta guerras y regímenes dictatoriales, pero para almacenarla basta con un simple depósito no presurizado y además la energía que proporcionada por kilo o litro es enorme. Hasta su nombre tiene una sonoridad bonita.
Un automóvil eléctrico saldría barato si no fuera por las baterías, que son carísimas y proporcionan una autonomía ridícula, pese a que la eficiencia del motor eléctrico es muy alta. Pero, por otro lado, el motor de explosión interna tiene un rendimiento pésimo y desperdicia en forma de calor la mayor parte de la energía contenida en la gasolina.
Las pilas de combustible se desarrollaron para el programa Apolo y básicamente son pilas químicas que combinan hidrógeno y oxígeno gracias a la mediación de un catalizador y producen electricidad y vapor de agua. Digamos que funcionan a la inversa de una electrolisis. Tienen un rendimiento que es el triple que el que tienen los motores de explosión interna.
Desde hace años se especula con la utilización de pilas de combustible de este en automóviles eléctrico. Se usaría un motor eléctrico alimentado con la energía producida por unas pilas de este tipo y no serían necesarias grandes baterías convencionales. El repostaje sería muy similar al actual y se realizaría en poco tiempo. Pero hay dos problemas. El primero es la carestía de los catalizadores empleados en este tipo de pila de combustible y otro es la gran dificultad que hay a la hora de almacenar hidrógeno. Además, están los problemas de distribución y producción de este gas, pues tampoco hay fuentes de hidrógeno en la Naturaleza, a no ser que nos vayamos al Sol o a Júpiter. La idea sería producirlo de alguna forma barata y, si no es mucho pedir, alternativa, quizás gracias a la energía solar. Hasta el momento no se han solucionado ninguno de estos problemas.
Lo ideal es que una pila de combustible pudiera funcionar con cualquier tipo de combustible y no solo con hidrógeno. En las pilas de combustible tradicionales se usa la tecnología basada en la membrana de intercambio de protones o (PEM en sus siglas inglesas) y sólo funcionan con hidrógeno.
Pero también están la pilas de combustible de óxido sólido (SOFC en sus siglas inglesas) que pueden consumir gasolina, gas natural, propano, metanol, alcohol, biodiesel o gasóleo. De hecho, pueden oxidar casi cualquier combustible, tienen un rendimiento del 60% y no necesitan platino ni ningún metal caro y raro.
Entonces, ¿por qué no vemos ya en el mercado automóviles que usen esta tecnología? La razón es que estas pilas operan a alta temperatura, normalmente a 800 grados centígrados en lugar de a los 80 a las que operan las PEM. Esto no es un inconveniente muy grave para un sistema generador que funcione sin parar, pero sí lo es para usarlo en un automóvil. Se necesita un tiempo para alcanzar la temperatura de operación y este proceso además consume energía.
La compañía californiana Bloom Energy ya vende generadores SOFC que proporcionan tanto electricidad como calor que están alimentados por gas natural, aunque son instalaciones que están fijas en tierra. Venderá sus pilas de combustible para una instalación en Delaware que tendrá 30 Megavatios de potencia. Todo esto con la tecnología ya existente.
Es aquí donde entra la noticia que vamos a relatar. Eric Wachsman, de University of Maryland, y su equipo han conseguido desarrollar una pila de combustible tipo SOFC que trabaja a una temperatura de “sólo” 650 grados centígrados.
La célula de combustible que han desarrollado consiste en una bicapa de electrolito que es 100 veces más conductora que los electrolitos convencionales basados en zirconita operando a la misma temperatura. Apilando varias de estas células se consigue producir 3 kilovatios de electricidad por kilogramo de material. Es decir, más que un motor de combustión interna en un tercio de su tamaño.
Esta rebaja de la temperatura se intentó en el pasado usando escandio, que éste es un elemento raro y caro. En este caso no se utiliza dicho metal de transición.
De entrada este tipo de pila de combustible quizás ya se podría usar en aeroplanos de vigilancia autónomos o en trenes o camiones pesados que tengan que estar funcionando por largos periodos de tiempo, además de en las aplicaciones no móviles ya existentes.
Se pueden concebir estaciones a gas natural que produzcan electricidad y calor con un 85% de eficacia. Estas estaciones proporcionarían electricidad a los hogares además de calor para el agua caliente o calefacción. Todo ello con menos emisiones que en la actualidad (incluidos los ruidos). El inconveniente sería el sobreprecio debido a los impuestos que tiene el uso de los combustibles convencionales para su uso doméstico en algunos países.
Ya se piensa en comercializar estaciones de 100 o 250 kilovatios de este tipo para usos industriales o incluso para alimentar las granjas de ordenadores de algunas compañías de alojamiento web.
Si se desarrollaran pilas de combustible que operaran a temperaturas aún más bajas sería posible usarlas en automóviles sin cambiar en nada todas las infraestructuras existentes y sin necesidad de desarrollar infraestructuras nuevas. Se podría implantar esta tecnología de manera instantánea. Quedaría, eso sí, la asignatura pendiente de desarrollar una manera de producir esos combustibles de la manera más ecológica posible, ¿alcohol solar quizás? Pero incluso si todavía usamos derivados del petróleo al menos se consumiría muchos menos combustible y esto retrasaría unos años el fin del mundo tal y como lo conocemos y quizás el de la propia especie humana.
¿Se imagina el lector conduciendo un auto con prestaciones superiores a los actuales pero que consuma un litro o dos cada cien kilómetros?

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Fuentes y referencias:
Nota de prensa.
Artículo original.

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6 Comentarios

  1. Tom Wood:

    http://www.elnuevoherald.com/2011/10/30/1056200/eeuu-tras-la-conquista-del-mercado.html
    http://www.eluniversal.com/2011/07/20/venezuela-es-el-lider-global-en-reservas-de-petroleo.shtml
    http://www.pdvsa.com/PESP/Pages_pesp/aspectostecnicos/produccion/reservas.html
    http://www.lanacion.com.ar/1004328-hallan-en-brasil-la-tercera-reserva-de-petroleo-mas-grande-del-mundo
    http://www.elnuevoherald.com/2011/11/07/1061079/hallan-yacimiento-de-crudo-en.html
    http://radiosappo.wordpress.com/2011/11/16/diez-paisessus-companias-petroliferashacen-cola-en-cuba-para-explotar-los-grandes-yacimientos-de-petroleo-que-hay-en-la-zona/
    http://gabinete.org.ar/Febrero_2010/haiti.htm
    http://fossil.energy.gov/programs/reserves/npr/Oil_Shale_Resource_Fact_Sheet.pdf
    http://mexico.cnn.com/mundo/2011/07/09/la-tension-en-el-mar-de-china-puede-acabar-con-una-paz-de-25-anos-en-asia
    http://www.diariouniversal.net/2011/05/25/descubren-nuevos-yacimientos-de-petroleo-en-mexico/
    http://www.abc.es/20111114/economia/abci-repsol-descubre-nuevo-yacimiento-201111141815.html
    http://www.spanish.xinhuanet.com/spanish/2008-07/18/content_672778.htm
    http://www.spanish.xinhuanet.com/spanish/2008-07/18/content_672778.htm
    http://www.sincuento.com/index.php/internacionales/32-economia/10151-iran-descubre-dos-nuevos-yacimientos-de-gas-y-petroleo
    Los seres humanos tenemos en nuestro interior un complejo conflicto de intereses entre lo que leemos, lo que vemos en las películas, lo que nos informan los medios, lo que nos enseñan a defender las universidades (se reciclan los conocimientos unas con otras, como una cascada, de las grandes hacia…), nuestros deseos personales y la realidad que nos rodea. Cuando nos plantean algo, lo analizamos más con nuestro corazón, que con los datos que ofrece la realidad. Cuando me gradúe salí con muchas bellas ideas románticas en la cabeza respecto a la física, la matemática, las fuentes no convencionales de energía, las trabaje todas, incluso hasta las biomasas marinas… Lamentablemente la realidad no esta dentro de nuestra cabeza, sino afuera, es objetiva, económica. Con los anos, dejo mis deseos y corazón aparte cuando analizo la realidad y solo creo en los datos reales, en los resultados que recojo, sean malos, contrarios a mis deseos, o crueles. Mis deseos los dejos para tratar de trasformar esa realidad, no trato de usarlos en demostrar la realidad. Eso no te lo enseñan en ninguna universidad del mundo, lo enseñan los años, la experiencia, los logros y fracasos. También se relaciona con la asimilación pragmática-cultural que el individuo le imprima a su subconsciente, a través de las condiciones intelectuales-culturales que le rodean.
    http://www.smartinthegrid.com/post/pilas-de-hidrogeno-como-almacenamiento-de-la-energia-eolica/

  2. Tom Wood:

    Le tenía como 14 link sobre los nuevos yacimientos que se han descubierto de petróleo fuera de los sitios que ya se conocían. Bueno en su blog los link no pasan, debido al filtro tan rígido que posee y no voy a volver con la cantaleta, porque ya le explique eso una vez y dios sus argumentos, que comparándolo con otros blog no me parecieron reales o convincentes…

  3. NeoFronteras:

    Los métodos tradicionales de spam se dedican precisamente a bombardear los sistemas de comentarios con innumerables enlaces, así que si un comentario tiene demasiados (y 14 son demasiados) entonces el sistema lo interpreta como spam y elimina el comentario. Es un sistema que viene por defecto en WordPress y, por supuesto, no se va a cambiar. Como regla general es mejor poner sólo uno o dos enlaces por comentario.
    No obstante, y tal y como puede apreciar, el comentario en cuestión ha sido recuperado.

  4. Teaius:

    Lo que yo me pregunto es que puñetas, con perdón, tiene que ver la parrafada a la que nos tiene acostumbrado el Sr. Wood con el tema de la noticia.

  5. lluís:

    Amigo Tom Wood, me gustaría que nos pudieras ilustrar, eso sí, lo más brevemente posible, acerca de algunas de esas bellas ideas románticas con las que saliste de tu graduación. No puedo negar que tengo una cierta curiosidad por conocer tales romanticismos, especialmente respecto a las matemáticas.
    Gracias.

  6. Ricardo:

    Sr. Wood. Por favor, basta ya de su charlatanerismo. Esto es un blog de ciencia. Estoy seguro que sus filosofías tendrán cabida en otros espacios de este mundo de Internet, pero creo que este no es uno de ellos. Siempre es igual, es nombrar una de las palabras ‘malditas’ y salen predicadores de debajo de todas las piedras.

    Los que ven este blog no buscan lo que Ud. quiere dar.

    Sr. Neo. Mi enhorabuena por este y otros artículos tan interesantes con que nos regala a diario; y mis disculpas si mi comentario ha provocado ingerencia en su blog. Saludos.

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