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CELDAS DE COMBUSTIBLE

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Celdas de combustible como alternativa energetica sutentable, es un articulo en el que se resume la importancia de las celdas de combustible como alternativa para generar energia electrica de forma …

Celdas de combustible como alternativa energetica sutentable, es un articulo en el que se resume la importancia de las celdas de combustible como alternativa para generar energia electrica de forma sustentable para el planeta.

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  • 1. LAS CELDAS DE COMBUSTIBLE FUENTE DE ENERGIA SUSTENTABLE PARA ELMEDIO AMBIENTE.Nieves Lennys1*1. Universidad Pedagógica Experimental Libertador, Instituto Pedagógico Luís Beltrán Prieto Figueroa.Lennys0273@yahoo.es.
  • 2. Palabras clave: Energías renovables, química, technology have not developed a large scale andepistemología, generación estacionaria, generación there are only research-oriented proposals todistribuida. create plants for electricity generation under the technology of the fuel cell solid oxide.Las perspectivas globales hacia el uso de fuentesenergéticas no agresivas al ambiente, determinan Keywords: Renewable energy, chemistry, epistemology,la búsqueda de energías alternas, renovables, más stationary power, distributed generation.eficientes cuyas emisiones de CO2 sean cada vezmenores. En esta búsqueda la química juega un Introducción.papel importante puesto que está presente en losavances tecnológicos y científicos del hombre. Una Una de las tecnologías que ha tomado gran interésalternativa para obtener energía sustentable y se ha idodesarrollando en las últimas décadasapoyada en el uso de la química, la constituye las son las celdas decombustible de hidrogeno, lasceldas de combustible de hidrogeno, puesto que, cualesgeneran energía limpia, sin ruido, eficiente,generan electricidad combinando hidrógeno y confiable y de alta calidad.Es una tecnologíaoxígeno electro-químicamente, sin ninguna antigua puesto que los primeros indicios acerca decombustión, el único subproducto que se genera es ellas surgen al año 1.839, cuando es presentadaagua 100% pura. El presente artículo aborda esta oficialmente, por el físico aficionado Williamtecnología bajo una perspectiva epistemológica, Grove. No obstante, para esa época no se le dioque permite conocer el estado del arte en entorno a importancia a esta tecnología. Es a partir de 1.960ella durante los últimos años. También reseña las cuando las investigaciones de Grove fueronconclusiones preliminares de una investigación retomadas por ladocumental previa. Que permitió discernir qué a NationalAeronauticsendSpaceAdministrationnivel internacional las celdas de combustible de (NASA), para ser implementadas en los proyectoshidrogeno han invadido el mercado puesto que espaciales Apolo y Géminis.tienen muchas aplicaciones y se perfilan como laenergía del futuro. En Venezuela los estudios de En la actualidad, se pueden identificar seis tiposesta tecnología no se han desarrollado a gran diferentes de celdas de combustible. En las cualesescala solo existen investigaciones y propuestas la esencia de su funcionamiento es básicamente laorientadas hacia la creación de plantas para la misma, aun cuando cada una de ellas poseegeneración de electricidad bajo la tecnología de la características de fabricación y operacióncelda de combustible de óxido sólido. totalmente diferentes.Abstract: Papel de la química en el desarrollo de energías alternativas.The overall outlook towards the use of energysources are not aggressive to the environment, La Química ha permitido al mundo alcanzardetermine the search for alternative energy, estados de salud, seguridad y confort que hace unrenewable, more efficient with CO2 emissions are siglo eran inimaginables: medicamentos, plásticos,steadily diminishing. In this pursuit chemistry plays combustibles, fertilizantes, telas sintéticas...Sinan important role since it is present in the scientific embargo, los procesos químicos para obtenerlos,and technological progress of man. An alternative han implicado la utilización de disolventesfor sustainable energy supported in the use of orgánicos, altas temperaturas y presiones, y, porchemical, fuel cells is hydrogen, since electricity ende, un gran gasto energético y extremagenerated by combining hydrogen and oxygen contaminación tanto de los suelos como del aire yelectro-chemically, without combustion, the only agua del planeta.by-product water generated is 100% pure. This Por lo tanto, segúnel artículo Con rumbo hacia laarticle discusses this technology an Química Sustentable, del diario El Universal.epistemological, which identifies the state of the art Mexico D.F publicado por Olivares (2.008), asumearound it in recent years. Also review the que:preliminary findings of a prior documentary La química industrial del mañana esresearch. Allowing international discern what the la sustentable. Esto plantea unhydrogen fuel cell have flooded the market since abordaje investigativo, de todos losthey have many applications and are seen as the procesos químicos. No se puedeenergy of the future. In Venezuela, studies of this pensar en una planta industrial de
  • 3. Las celdas de combustible fuente de energía sustentable para el medio ambiente. 2050 en la que se empleen del acoplamiento de dos electrodos con un disolventes tóxicos, altas electrolito en medio de ellos.El oxígeno que pasa a temperaturas y presiones, porque ello través de un electrodo e hidrógeno a través del significaría un enorme gasto otro, generan electricidad, agua y calor. El energético y más contaminación. La hidrógeno que funciona como combustible es química sustentable intenta, en la alimentado al ánodo de la celda de combustible en medida de lo posible, que las donde se oxida. El oxígeno (o aire) entra a la celda reacciones químicas se hagan con a través del cátodo, en donde se lleva a cabo la disolventes benignos, de preferencia reacción de reducción de oxígeno tal como se agua, a temperatura y a presión observa en la figura 1. ambientales.En este sentido, una alternativa energética apoyadaen el uso de la química, bajo una perspectivasustentable para el medio ambiente, lo constituyenlas celdas de combustible ya que, no producencontaminación ni consumen recursos naturales.Sondispositivos seguros ya que en muchos casos elhidrógeno es más seguro que el combustible queestá siendo reemplazado, puesto que si existe fugaa la atmosfera se disipa rápidamente y no es Calor.toxico; son sistemas eficientes, de funcionamiento Figura 1. Mecanismo de funcionamiento de unasilencioso; de larga vida; poco mantenimiento y celda de combustible.gran modularidad ya que se pueden elaborarceldas de combustible en cualquier tamaño. En este sentido, la investigación científica hoy día permite conocer seis tipos de celda de combustible;La investigación científica en torno a las Celdas Celda de polímero sólido (PEM); Celda de ácidode combustible. fosfórico. (PAFC);Celda de carbonato fundido (MCFC); Celda de óxido sólido; (SOFC); Celda deLa primera celda de combustible fue construida en combustible de metanol directo (DMFC); Celda de1839 por Sir. William Grove, juez y científico galés. combustible alcalino (AFC). Merino (2.009).ElSin embargo, el verdadero interés en las celdas funcionamiento básico de cada una de ellas escomo un generador práctico de energía, llegó a similar, pero difieren en cuanto a materiales decomienzos de los años 1960, cuando el programa fabricación, eficiencia y operacionalidad.espacial de EE.UU. seleccionó a las celdas comogenerador en sus naves espaciales Géminis y Aplicaciones de las Celdas de Combustible.Apolo, para proporcionarles energía eléctrica yagua. Romero (2.009). A raíz de ello esta Asumiendo lo aseverado por Romero, (2.009) entecnología ha ido evolucionando y se ha convertido cuanto a su aplicación, observamos que “seen una gran alternativa que puede competir con utilizan para el transporte (vehículos terrestres),tecnologías de generación de energía eléctrica aplicaciones móviles (sustitución de baterías deconvencionales. video cámaras, computadoras portátiles, telefonía celular y otros equipos electrónicos…), generaciónEn este aspecto, Merino (2.009) y otros sostienen de energía estacionaria mediante combinación deque “Una celda de combustible es un dispositivo sistemas combinados de calor y potenciaelectroquímico que convierte la energía química de (abastecimiento de electricidad y calor a ununa reacción directamente en energía eléctrica”.Es edificio o casa habitación), y vehículos espaciales”.decir, genera electricidad combinando hidrógeno y Lo cual, dicho de otro modo se traduce a múltiplesoxígeno electro-químicamente sin ninguna aplicaciones en el contexto humano.No obstante,combustión. Su estructura física, “consiste en una estas aplicaciones están limitadas por el elevadocapa de electrolito en contacto con un ánodo y coste de instalación y porque aún se deben limitarcátodo poroso en ambos lados”. Parsons, (2.010). defectos técnicos.Por lo tanto, la celda de combustible es el resultado X Jornadas de Química, Ambiente y Sociedad La Química y la sustentabilidad energéticaUniversidad Pedagógica Experimental Libertador. Instituto Pedagógico Luis Beltrán Prieto Figueroa 20 y 21 de Abril de 2012. e-mail: esostenible@hotmail.com
  • 4. Las celdas de combustible fuente de energía sustentable para el medio ambiente.La revisión documental llevada a cabo para la epistemológica que sustenta la tecnología de laselaboración de este trabajo permite resumir en la celdas de combustible como fuentes generadoras desiguiente tabla las aplicaciones que actualmente se energía sustentable para el planeta.En tal sentidoles da a las celdas de combustible en el mercado. se utilizó como estrategia metodológica la revisión bibliográfica, la cual consiste según ÁlvarezTabla N. 1. Aplicaciones que se le da a la tecnología de (2.010) en “unacompilación, de datos de diversasceldas de combustible. fuentes”, los cuales son analizados e incorporadosa una determinada investigación.APLICACIÓN. TIPO DE CELDA En este orden de ideas, se recopilo informaciónPortátiles y de PEMFC,MDCF, pertinente a la temática de estudio, extraída de respaldo. SOFC. varios artículos de revistas de publicaciones Autobuses PEMFC científicas, hací como también de tesis o trabajos urbanos. de grado de índole nacional e internacional publicados en la Web.Esta estrategiapermitió Motos SOFC presentar un esbozo del estado del arte de la producción científica tecnológica de las celdas de Inmuebles PEMFC, SOFC, combustible a nivel nacional e internacional. CMFC. Centrales Resultados. eléctricas. SOFC La comunidad internacional esta consiente delCeldas de Combustible en Venezuela. hecho de que los combustibles fósiles están destinados al agotamiento en un futuro no muyEn Venezuela el estudio de las Celdas de lejano, de allí su iniciativa para la búsqueda deCombustible como generadoras de energía, se ha nuevas fuentes de producción energética y eldesarrollado bajo la perspectiva de generación retorno e impulso durante, las últimas décadas deldistribuida. La cual citando a Gonzalez-Longatt, estudio, investigación, análisis y desarrollo de la2.004. “Constituye la integración de nuevas formas tecnología de las celdas de combustible. Por lode generación eléctrica, sistemas de tanto, actualmente a nivel global existenalmacenamiento y generación renovable que se organizaciones e instituciones que inviertenlocalizan cerca de la demanda”. Es decir, elevados recursos para el perfeccionamiento depequeños generadores de potencia localizados esta tecnología de generación de energía con elcerca de los usuarios donde la energía es propósito de incorporarla en los procesos deconsumida. producción.En este aspecto el modelo de celda de combustible Conclusión.que ha sido más estudiada en nuestro país es laCelda de Combustible de Óxido Sólido, de la cual Finalmente, se puede aseverar que la tecnología deexisten investigaciones en las cuales se explican los las celdas de combustible durante los últimosmecanismos electro-químicos de operación para cuarenta años ha experimentado una evoluciónuna planta de generación eléctrica con esta acelerada que la perfila como la alternativa mástecnología. Puesto que este tipo de celda posee una viable para logro de la transición energética, cuyaeficiencia de generación máxima del 80 % usando metaes un cambio hacia energías alternas,cogeneración aunado al bajo costo de fabricación. renovables y más eficientes que permitan disminuirLo que la convierte en la opción más asequible las emisiones de CO2 a la atmosfera causantes delpara ser implementada en nuestro país. cambio climático. Con respecto a Venezuela la tecnología de laAproximación Metodológica. Celda de Combustible no ha sido desarrollada a gran escala, solo existen investigaciones y una El diseño de esta investigación es documental y propuesta para la creación de una planta deexploratorio debido a quees un estudio particular generación eléctrica con la tecnología de la Celdaque pretende conocer y profundizar la base de Combustible de Óxido Sólido,orientada hacia la X Jornadas de Química, Ambiente y Sociedad La Química y la sustentabilidad energéticaUniversidad Pedagógica Experimental Libertador. Instituto Pedagógico Luis Beltrán Prieto Figueroa 20 y 21 de Abril de 2012. e-mail: esostenible@hotmail.com
  • 5. Las celdas de combustible fuente de energía sustentable para el medio ambiente.generación de electricidad en pequeña escala N° 3, Valencia. Documento en líneadentro del modelo de la generación distribuida. Disponible en http//:www.ingenieria.u.c.com/org./pdf/revBibliografía. ista/articulo/pdf1.[Consulta: 2.012 ,Febrero 08].Ascanio, C. (2.009)La investigación en celdas de combustible de hidrógeno en Venezuela en Parsons, I. (2.010) Fuel Cell el marco de la transición energética Handbook.ScienceApplications mundial.Centro de Estudio de la Ciencia, International IVIC, Caracas-Venezuela. [Resumen en Corporation,NinthEdition.[Artículo en línea] Disponible en línea]. Disponible en: http://www.minci.gob.ve/artículos/ivcpione http://www.intech.unu.edu/publications/dis ro_eninvestigacion.htm. [Consulta: 2.012, cussion-papers/2010-3.pdf [Consulta: Marzo 21] 2012, Marzo 09]Escobedo, E (2.006) Modelado dinámico de celdas Merino, I. (2.009) Nuevos materiales para de combustible.Tesis para obtener el SOFC`S. Artículo publicado por la Red grado de maestro en ciencias en ingeniería Española de Pilas de Combustible, Mecatrónica, Cuernavaca, Morelos. Baterías avanzadas e H2. Madrid. México. Disponible en: .[Articulo en línea]Disponible en la http//www.miliarium.com/monografías/ene Plataforma Tecnológica Española del rgía/eficiencia_energética_renovables/cog Hidrógeno y de las Pilas de Combustible: eneración.htm.[Consulta: 2.012 ,Marzo http://www.ptehpc.org/.[Consulta: 2.012, 09] Marzo 22]González-Longatt, F. Peraza, C. y Villanueva, C Olivares, C. (2008).Con rumbo hacia la química (2004) Comportamiento Dinámico de sustentable. [Documento en Plantas de Celdas de Combustible: línea].Disponible en Ambiente Distribuido. Revista de http://www.ElUniversal.mex.D.F.com Ingeniería de UC, Diciembre2004, Vol 11, [Consulta: 2.012, Febrero 17] X Jornadas de Química, Ambiente y Sociedad La Química y la sustentabilidad energéticaUniversidad Pedagógica Experimental Libertador. Instituto Pedagógico Luis Beltrán Prieto Figueroa 20 y 21 de Abril de 2012. e-mail: esostenible@hotmail.com

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