PILA ó CÉLULA DE COMBUSTIÓN
Las pilas pueden ser de dos tipos: primarias: aquellas que produce electricidad a partir de reactivos que quedan encerrados en la pila al ser fabricadas, y secundarias, que son aquellas que deben cargarse a partir de otra fuente de energía antes de usarla, como el caso de las baterías de los coches, en las cuales durante el proceso de carga la mezcla de reactivos que no están en equilibrio es regenerada por medio de una fuente externa de electricidad.
Una PILA Ó CÉLULA DE COMBUSTIÓN es una pila primaria en la cual los reactivos se suministran desde el exterior mientras la pila está trabajando. Hemos de tener en cuanta que toda combustión es, en definitiva, una reacción redox, por lo que cualquier reacción de combustión se puede emplear para construir pilas, en las cuales se llega a aprovechar hasta el 80% de la energía química de los combustibles, sin producir apenas contaminación.
| La primera pila de combustión fue construida por F. Bacon en Cambridge en la década de 1930, y era una pila de combustión sencilla en la cual se pasa Hidrógeno -el combustible- por un electrodo -el ánodo- formado por un cilindro hueco de carbono con un catalizador de Platino o Paladio finamente dividido y en el cátodo, formado por otro cilindro hueco de carbono con un catalizador de plata, platino o CoO, por el cual se pasa oxígeno, siendo el electrolito una disolución de hidróxido de potasio. | |
En el ánodo (oxidación): H 2 (g) + 2 OH - ------> 2 H 2 O (g) + 2 e -
En el cátodo (reducción): 1/2 O 2 (g) + H 2 O (g) +2 e - ----> 2 OH -
Reacción global: 1/2 O 2 (g) + H 2 (g) ------> H 2 O (g)
También se están construyendo este tipo de pilas utilizando otros combustibles tales como metano, propano o gas natural.
En el caso del uso del propano, las semirreacciones son:
En el ánodo (oxidación): C 3 H 8 (g) + 6 H 2 O(l) ------> 3CO 2 (g) + 20 H+(aq) + 20 e -
En el cátodo (reducción): 5 O 2 (g) + 20 H+ (aq) + 20 e - ----> 10 H 2 O (l)
Reacción global: 5 O 2 (g) + C 3 H 8 (g) ------> 4 H 2 O (g) + 3 CO 2 (g)
Donde podemos ver que la reacción total es la reacción de combustión del propano con oxígeno.
A diferencia de las baterías, las celdas o pilas de combustión no almacenan energía eléctrica. Los reactivos deben reponerse y los productos de la reacción deben retirarse constantemente. En este aspecto, estas células o pilas de combustión se asemejan más a un motor que a una batería, aunque los condicionamientos termodinámicos no son los mismos que en las máquinas térmicas, y de ahí que su rendimiento sea mucho mayor.
Además, los generadores de las pilas de combustión están libres del ruido, vibraciones, transferencia de calor, polución térmica y otros problemas asociados a las plantas de energía convencionales.
A pesar de todo ello, las pilas de combustión todavía no se encuentran en operación a gran escala debido a la elección y disponibilidad de electrocatalizadores apropiados que sean capaces de funcionar eficientemente durante largos periodos de tiempo sin contaminarse .
