La pila de hidr贸geno es un dispositivo electroqu铆mico de conversi贸n de energ铆a similar a una bateria, pero se diferencia en 茅sta en que est谩 dise帽ada para permitir el reabastecimiento continuo de los reactivos consumidos (hidr贸geno y ox铆geno) y producir electricidad.
Christian Friedrich Sch枚nbein, qu铆mico germano-suizo, descubri贸 en 1838 el principio qu铆mico que utilizan las pilas o c茅lulas de hidr贸geno. M谩s tarde, en 1843 Sir William Grove desarroll贸 la primera pila de hidr贸geno con materiales similares a los utilizados actualmente en las pilas de 谩cido fosf贸rico. Sin embargo, tuvieron que pasar alrededor de cien a帽os para Francis Thomas Bacon fabricara la primera pila de hidr贸geno con un rendimiento de 5 kilovatios, en 1959.
La NASA utiliz贸 las patentes de Francis Bacon en su programa aeroespacial, para poder disponer de agua y electricidad en el espacio, a partir del hidr贸geno y del ox铆geno disponibles en los dep贸sitos de la nave. Las primeras misiones que utilizaron 茅ste tipo de pilas de hidr贸geno fueron las del programa Apollo. Fue entonces cuando General Electric desarroll贸 las primeras pilas con membrana de intercambio de protones o pila PEM ( Proton Exchange Menbrane), mucho mas ligeras y duraderas que el modelo de Francis Bacon. 脡ste tipo se utiliz贸 por primera vez en la misi贸n Gemini V (1965). Para estas primeras pilas se utilizaban materiales muy caros, y las primeras c茅lulas necesitaban temperaturas de funcionamiento muy elevadas; sin embargo, debido a las grandes cantidades de combustible disponible (hidr贸geno y ox铆geno en el agua) no ces贸 la investigaci贸n en las c茅lulas de hidr贸geno.
Aun asi, debido a su elevado coste, el uso de pilas de hidr贸geno se vio limitado a aplicaciones espaciales. Pero a finales de los 80, fue entonces cuando las c茅lulas de hidr贸geno tuvieron un gran desarrollo. Se produjeron varias innovaciones (electrodos de pel铆cula fina y catalizador con menos platino), y se inventaron nuevas tecnolog铆as que abarataron los procesos de fabricaci贸n de los componentes de las pilas de hidr贸geno.
Para explicar su funcionamiento, se podr谩 como ejemplo la c茅lula de membrana intercambiadora de protones hidr贸geno/ox铆geno. Separando el 谩nodo del c谩todo est谩 colocada una membrana conductora de protones, llamada electrolito. En el lado del 谩nodo, el hidr贸geno que llega al 谩nodo catalizador se divide en protones y electrones. Los protones son conducidos a trav茅s de la membrana al c谩todo, pero los electrones est谩n forzados a viajar por un circuito externo produciendo energ铆a, ya que la membrana est谩 aislada el茅ctricamente. En el catalizador del c谩todo, las mol茅culas del ox铆geno reaccionan con los electrones y protones para formar el agua. En este ejemplo se podr铆a considerar como residuo el vapor de agua. Pero para que los protones puedan atravesar la membrana, 茅sta debe estar convenientemente humidificada dado que la conductividad prot贸nica de las membranas polim茅ricas utilizadas en este tipo de pilas depende de la humedad de la membrana. Por lo tanto, es habitual humidificar los gases previamente al ingreso a la pila.
En la actualidad ya se han fabricado prototipos de coches y otros veh铆culos propulsados mediante pilas de hidr贸geno con membrana de intercambio de protones. Muchas compa帽铆as trabajan en el desarrollo de 茅stos sistemas, por lo que hay un gran secretismo industrial. Pese a que la mayoria de las compa帽铆as automovil铆sticas estan trabajando para la llamada contaminacion cero, actualmente solo la marca japonesa Honda es la 煤nica que ha obtenido la homologaci贸n para comercializar su veh铆culo impulsado por este sistema, el FCX Clarity, que mezcla la eficiencia en茅rgetica con las mejores prestaciones de los autom贸viles actuales.
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