Una celda de combustible, también llamada pila de combustible o célula de combustible (en inglés "fuel cell") es un reactor electroquímico que permite transformar la energía química de un combustible en electricidad mediante una reacción química con oxígeno u otro agente oxidante. Los reactivos típicos utilizados en una celda de combustible suelen ser hidrógeno diatómico (dihidrógeno, H2) y oxígeno del aire, lo que se denomina celda de hidrógeno.
Características de las celdas de combustible
En una celda de combustible o pila de combustible, el hidrógeno se oxida y los electrones que pierde generan una corriente eléctrica. Las celdas de combustible que utilizan hidrógeno y oxígeno para generar electricidad, sólo emiten calor y agua como residuos.
Las celdas de combustible están diseñadas para permitir el reabastecimiento continuo de los reactivos consumidos, por lo que producen electricidad constantemente. Mientras se mantenga el flujo de reactivos, es factible el funcionamiento de una celda de combustible a largo plazo. Al igual que en un motor de combustión, hay que mantener una relación constante entre el combustible y el oxígeno para que la celda funcione eficientemente.
Los sistemas con celda de combustible que funcionan con hidrógeno pueden ser compactos, ligeros y no tiene piezas móviles importantes, por lo que resultan apropiados para numerosos usos, ya que generan de forma constante electricidad y agua, líquida o en forma de vapor de agua.
Las celdas de combustible son muy útiles como fuentes de energía y tienen numerosas aplicaciones, como por ejemplo:
- Aplicaciones estacionarias para obtener electricidad en lugares remotos, como por ejemplo estaciones meteorológicas alejadas, parques, localizaciones rurales y usos militares.
- Vehículos de todo tipo, como naves espaciales, dispositivos de telecomunicaciones, coches, autobuses, aviones, barcos o submarinos. Los vehículos de hidrógeno con pila de combustible (en inglés FCEV, Fuel Cell Electric Vehicle) se consideran vehículos de cero emisiones, ya que el único subproducto del hidrógeno emitido es el agua.
- Aplicaciones de cogeneración (uso combinado de calor y de energía) para viviendas, edificios de oficinas y fábricas, donde se genera de manera constante energía eléctrica, calor y agua caliente gracias al calor que desprende. El exceso de energía eléctrica que no se consume se vende a la red.
Las celdas de combustible ofrecen diversas ventajas por su alta eficacia, por ser una energía renovable y por ser de emisiones cero, en contraste con los combustibles fósiles como el metano, el gas natural, la gasolina o el carbón.
Sin embargo, aunque la celda de combustible sólo emita calor y agua como residuos, desde el punto de vista del impacto medioambiental no deben considerarse únicamente a las emisiones directas producidas por las celdas de hidrógeno, sino que debe realizarse una evaluación ambiental del ciclo de vida completo, incluyendo las emisiones contaminantes asociadas al ciclo completo, tanto de producción como de uso y posterior a su uso.
Puesto que el hidrógeno debe producirse a partir de fuentes primarias y actúa únicamente como forma de almacenaje de energía, el impacto medioambiental asociado a su producción dependerá del método utilizado. Si la electricidad utilizada para crear el hidrógeno por electrólisis procede de centrales eléctricas de carbón, el problema de la contaminación continuará presente en las centrales eléctricas. Por el contrario, si la electricidad utilizada para la electrólisis proviene de fuentes renovables como la eólica o la solar, el hidrógeno será un vector energético con muy bajas emisiones de gases de efecto invernadero.