Fundación Naturgy / FPE. Vol.1 Gas renovable

96 • 5. Tecnología para el uso de los gases renovables El funcionamiento de la pila de hidrógeno es el siguiente: el hidrógeno presurizado entra en el electrodo –ánodo– que hace circular sus átomos a través de la pila. Estos átomos sufren una reacción química en la que pierden sus electrones. Cuando llegan al otro extremo reaccionan con el oxígeno que se encuentra en el otro electrodo –cátodo– para formar así el agua. Durante este proceso, se aprovecha el flujo de electrones que se desprenden de los átomos de hidrógeno, obteniendo así la corriente eléctrica. La reacción global que tiene lugar en una pila de combustible de hidrógeno es: 2H 2 +O 2 → 2H 2 O En la actualidad existen tres tipos de pilas de combustible de hidrógeno desarrolladas: • pila de combustible alcalina: este tipo de pila de combustible ha sido históricamente la primera tecnología en pilas de combustible desarrollada y empleada. Se utiliza una solución de hidróxido de potasio como electrolito y dependen de un catalizador de platino en un electrodo. Operan a 150 – 200 ºC y tienen eficiencias de hasta el 70% • pila de combustible de membrana de intercambio de protones (PEM): utilizan un electrolito polimérico. Este electrolito es normalmente una lámina fina y permeable que aparenta ser una hoja de film transparente. Requieren un catalizador de platino a cada lado y tienen eficiencias algo menores que las pilas alcalinas, de alrededor del 40-50%, pero una temperatura de operación menor, convirtiéndolas en una buena opción para usos domésticos o en vehículos. Además, no contienen electrolito líquido, eliminando así cualquier tipo de posible derrame • pila de combustible de óxido sólido (SOFC): se basan en un electrolito sólido, generalmente un óxido metálico. Estas pilas son bastante eficientes, de alrededor de un 60%. Su temperatura de operación es elevada, de 500 – 1000 ºC, consiguiendo así no necesitar un catalizador para activar la reacción. El calor puede utilizarse para crear más electricidad a través de la generación de calor. Suelen ser buenas opciones para ubicaciones urbanas. Los coches propulsados por hidrógeno se presentan como los vehículos del futuro y actualmente, la manera de utilizar hidrógeno como combustible vehicular que parece tener más recorrido es la pila de combustible. Esta clase de vehículos, si utiliza hidrógeno de origen renovable, viaja con cero emisiones: las únicas emisiones resultantes de la reacción del hidrógeno con oxígeno es vapor de agua. Por tanto, es un combustible limpio que contribuye a la descarbonización del transporte y a la mejora del cambio climático, ya que es el combustible más limpio de todos. Un coche de hidrógeno se compone de un tanque de hidrógeno a presión (750 bar), una pila de combustible y una pequeña batería de iones de litio. El hidrógeno se canaliza hacia una pila de combustible, donde se añade el oxígeno del aire ambiental y se va generando la electricidad a medida que el coche la necesita. Los tanques de hidrógeno instalados en un vehículo pueden almacenar alrededor de cinco kilogramos de hidrógeno y cada vehículo puede incluir hasta cuatro o cinco unidades. Con unos 20 kg de hidrógeno, dotan al vehículo con una gran autonomía, de hasta 500 km. Además, tiene una ventaja fundamental frente a los vehículos de batería actuales: el tiempo de repostaje de los tanques de hidrógeno es muy corto, de alrededor de 10 minutos. Esta tecnología es ya técnicamente viable, existiendo vehículos a escala comercial que utilizan pilas de hidrógeno. Sin embargo, la pila de hidrógeno presenta todavía una serie de desafíos que, de momento, impiden que esté muy extendida, ya que sigue siendo una tecnología cara, por lo que hacer hidrógeno útil en forma de pila sigue siendo poco económico. Además, sigue existiendo la inquietud sobre la seguridad de los tanques de hidrógeno que almacenan hidrógeno a presión, ya que estos deben ser suficientemente resistentes como para soportar grandes presiones.