CELDAS DE HIDROGENO

CELDAS DE HIDROGENO

HISTORIA

 El hidrógeno diatómico gaseoso, H2, fue formalmente descrito por primera vez por T. Von Hohenheim (más conocido como Paracelso, 1493 - 1541) que lo obtuvo artificialmente mezclando metales con ácidos fuertes.

 Paracelso no era consciente de que el gas inflamable generado en estas reacciones químicas estaba compuesto por un nuevo elemento químico.

 En 1671, Robert Boyle redescubrió y describió la reacción que se producía entre limaduras de hierro y ácidos diluidos, y que generaba hidrogeno gaseoso

 En 1766, Henry Cavendish fue el primero en reconocer el hidrógeno gaseoso como una sustancia discreta, identificando el gas producido en la reacción metal - ácido como "aire inflamable" y descubriendo que la combustión del gas generaba agua. Cavendish tropezó con el hidrógeno cuando experimentaba con ácidos y mercurio. Aunque asumió erróneamente que el hidrógeno era un componente liberado por el mercurio y no por el ácido, fue capaz de describir con precisión varias propiedades fundamentales del hidrógeno. Tradicionalmente se considera a Cavendish el descubridor de este elemento

 .En 1783, Antoine Lavoisier dio al elemento el nombre de hidrógeno cuando comprobó (junto a Laplace) el descubrimiento de Cavendish de que la combustión del gas generaba agua.

DESCRIPCION

El hidrógeno es un elemento químico representado por el símbolo H y con un número atómico de 1. En condiciones normales de presión y temperatura, es un gas diatómico (H2) incoloro, inodoro, insípido, no metálico y altamente inflamable. Con una masa atómica de 1,00794(7) u, el hidrógeno es el elemento químico más ligero.

En el panorama actual, una fuente de energía, realmente esperanzadora, resulta ser el hidrógeno, el elemento más abundante en el universo. Sin embargo, en nuestro planeta difícilmente encontraremos el hidrógeno en su forma elemental, sino en compuestos y unido a otros elementos, por lo cual se recurre a diversos procesos para su obtención. Hoy en día, el método más utilizado en la industria para la producción de hidrógeno es el de reformación de hidrocarburos con vapor de agua, el cual consiste en hacer circular mezclas de hidrocarburo y vapor de agua sobre un catalizador de níquel a temperaturas y presiones elevadas

La ecuación para la reacción con el hidrocarburo más simple, el metano, es

CH4 + 2 H2O → 4 H2 + CO2

Ahora bien, una celda de combustible es una celda galvánica donde uno de los reactivos es un combustible, como hidrogeno.

Esta celda de hidrogeno difiere, también, de una pila ordinaria porque los reactivos no están contenidos dentro de la celda, sino que se suministran continuamente desde un deposito externo.

Aparte de hidrogeno, una celda de este tipo requiere también de oxígeno, en general, la reacción neta es la conversión de H₂ y O₂ en agua.

2H2(g) + O2(g) → 2H2O(l)

El Hidrogeno entra del lado del ánodo donde se oxida, mientras que el oxígeno entra del lado del cátodo para la reducción, estas celda contienen además electrodos de carbón poroso impregnados con catalizadores metálicos, donde el metal utilizado generalmente es el platino, asimismo contienen una membrana de intercambio de protones, los cuales atraviesan esta membrana del ánodo al cátodo, lo que hace posible la obtención del agua, por otro lado los electrones se mueven por un circuito externo, también del ánodo al cátodo, generando así la electricidad.

En la figura se representa el funcionamiento de una celda.

En general, una sola celda de combustible no genera mucha electricidad, por lo que se suelen agrupar muchas de ellas organizando las en serie y en paralelo, el número de celdas usadas es, generalmente, superior a 45, esto varia según el diseño y la aplicación.

En la actualidad la más recurrente de las celdas son en naves espaciales o en vehículos grandes como autobuses, sin embargo poco a poco se comienza a aprovechar más el potencial de estas, utilizándolas en una gran diversidad de productos como electrodomésticos, computadoras, celulares; incluso las grandes compañías automotrices están comenzando a trabajar también con las celdas de combustible.

Las celdas de hidrogeno y las celdas electroquímicas son sistemas que fueron inventados por la necesidad que tenía el hombre de crear fuentes de energía distintas a las existentes. Estas fuentes de energía de pronto fueron creadas por necesidad como lo fueron las celdas de hidrógenos ya que debido a la contaminación del dióxido de carbono producido por los automóviles, camiones e industrias, vieron la necesidad de crear una fuente de energía diferente a los hidrocarburos que no contaminaran y no aumentaran el calentamiento

Las celdas electroquímicas no son una creación reciente del hombre fueron creadas alrededor de 1800 pero estas ayudaron a la evolución tecnológica del hombre ya que dieron paso a las baterías.

COMO SE OBTIENE

El hidrógeno no es fuente primaria de energía, no es un combustible que podamos extraer directamente de la tierra como el gas natural.

La fuente más común de hidrógeno es el agua. Se obtiene por la descomposición química del agua en oxígeno e hidrógeno partir de la acción de una corriente eléctrica (electrólisis) generada por fuentes de energía renovable (solar fotovoltaica, eólica, etc.). Este proceso divide el agua, produciendo oxígeno puro e hidrógeno.

El hidrógeno obtenido puede ser comprimido y almacenado en tanques por varios meses hasta que se lo necesite. El hidrógeno representa energía almacenada, se puede quemar como cualquier combustible para producir calor, impulsar un motor, o producir electricidad en una turbina.

Lo novedoso de esta tecnología es que la producción de hidrógeno es realizada a partir de fuentes de energías renovables.

La celda de combustible utiliza de una manera más limpia y más eficiente el hidrógeno, recombina el hidrógeno y el oxígeno para producir energía eléctrica, obteniendo como único subproducto agua pura. Actúa como un electrolizador funcionando al revés. La agrupación de la celda de combustible, el electrolizador, el almacenaje de hidrógeno y la fuente de energía renovable constituyen el "ciclo de hidrógeno renovable". Materiales del as celdas de hidrogeno.

 Los materiales usados en celdas de combustible varían según el tipo.

Las placas del electrodo / bipolar se hacen generalmente de nanotubos de metal de Níquel o de carbón y están cubiertas por un catalizador (como el platino o el paladio) para conseguir una eficacia más alta. El

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