Identificación y descripción de una problemática en mi comunidad que puede ser solucionada mediante la aplicación de las celdas de combustibles.

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La baja temperatura de operación de las PEMFC (cercana a 80°C), su tiempo rápido de arranque en combinación con una alta densidad de potencia y una alta eficiencia de conversión de energía son las características que hacen a la PEMFC una fuerte candidata para la generación de energía (Barbosa, 2007), por lo que seleccioné este tipo de celda para esta evidencia de aprendizaje.

Conclusión

La celda más usada es la de membrana de intercambio protónico (PEM), por tener menor costo de producción, ya que el precio es el factor determinante que impide el desarrollo de industrias productoras de celdas. En México no existen empresas dedicadas a la fabricación de celdas de combustible, por lo que aumenta su precio y disminuye su rentabilidad1.

La celda de combustible de membrana de intercambio de protones (PEMFC, por sus siglas en inglés) convierte la energía química en energía eléctrica de manera eficiente, con bajas cantidades de ruido y libre de emisiones contaminantes.

Varias celdas pueden conectarse en serie con la finalidad de obtener una mayor potencia eléctrica. El intervalo de potencia eléctrica que generan las celdas PEMFC oscila entre 1 W y 250 kW. En mi caso, la demanda facturable es de 80 kW.

Las celdas de combustible cuyo electrolito es de membrana de polimérica, como las celdas tipo PEMFC, DMFC y DEFC, básicamente presentan las mismas características de funcionamiento, a excepción de que el combustible de las PEMFC es en estado gaseoso, i.e. hidrógeno molecular (H2), por tal razón, a este tipo de celdas también se les conoce como “celdas de hidrógeno”.

La temperatura de funcionamiento de las celdas de electrolito de membrana polimérica es en el intervalo de 25 a 100°C, lo cual puede ser una ventaja o desventaja, según la perspectiva del usuario. La restricción de la temperatura la impone el electrolito, es decir, la membrana, que, al estar fabricada de un polímero o plástico, a una temperatura superior a 100°C, la estructura de éste se deteriora, es decir, pierde su capacidad para transportar los iones, y el funcionamiento global de la celda de combustible se degrada paulatinamente. El electro-catalizador (EC) de este tipo de celdas normalmente es platino puro o aleaciones de platino, como platino-rutenio, etc., lo cual puede ser un obstáculo por lo caro de estos materiales.

Algunas aplicaciones tienen restricciones en cuanto al espacio físico donde se instalan y el área no puede aumentarse hasta alcanzar el valor deseado de corriente eléctrica. También existen limitaciones en cuanto a las dimensiones físicas de los materiales con los cuales se fabrican las celdas de combustible. El voltaje de una sola celda de combustible es bastante pequeño, cerca de 0.7 V cd, para una corriente útil. Esto significa que, para producir un voltaje útil mayor, muchas celdas de combustible tienen que estar conectadas en serie. Tal agrupamiento de celdas de combustible se le conoce como stack.

Para reducir el peso y volumen de un stack, se acoplan las celdas mediante platos bipolares, que tienen la característica de enlazar el ánodo con el cátodo; cada una de estas placas significa una conexión eléctrica en serie, el voltaje se suma para alcanzar los niveles deseados (Barbosa, 2007).

Fuentes:

1Pérez de la Cruz Luis Enrique. “Transporte de CONUEE”. Dirección de Movilidad y Transporte de CONUEE. México D.F. Consultado el 1 de noviembre de 2016 de:

www.conuee.gob.mx

UnADM. Lecciones de Celdas de Combustibles. Ciudad de México. 2016.

Hoogers Gregor. “Fuel Cell Technology Handbook.” CRC Press. Florida, USA. 2003. Consultado el 1 de noviembre de 2016 de:

http://www.google.com/url?sa=t&rct=j&q=&esrc=s&source=web&cd=6&cad=rja&uact=8&ved=0CEMQFjAFahUKEwjWl_qt46vIAhXBK4gKHedrAeM&url=http%3A%2F%2Fcfile25.uf.tistory.com%2Fattach%2F1130D0134A3F5E853726D9&usg=AFQjCNEm5pYg32SfSh8EADBDmYynCwiD7w

Larminie James, Dicks Andrew. “Fuel Cell Systems Explained.” Wiley, England 2003. Consultado el 1 de noviembre de 2016 de:

http://lat.mb.fh-osnabrueck.de/download/Schutz/Download/Fuel%20Cell%20Systems%20Explained.pdf