Las pilas de combustible tienen gases combustibles. Tienen tres compartimientos: en uno está el primer gas, de hidrógeno (H2), por ejemplo; en el segundo compartimento queda el otro gas, que va a reaccionar, que como ejemplo puede ser el gas de oxígeno (O2); y están separados por un tercer compartimiento, que consta de un entorno adecuado en el que los dos gases se difundirán a través de los electrodos y, finalmente, reaccionará. Por lo tanto, estas pilas convierten la energía liberada en reacciones de combustión en electricidad.
Los electrodos son inertes, porque son de grafito e impregnados de platina, o son de níquel poroso.
Al hacer varias asociaciones en serie de esa célula citada, obtenemos la pila de combustible, con mayor potencia que las pilas separadas.
En el ejemplo citado, tenemos que el ánodo (polo negativo) que perderá electrones es el gas de hidrógeno y el cátodo (polo positivo), que recibirá los electrones, es el gas oxígeno. Por lo tanto, tenemos como semirreacciones y reacción global en esa pila:
Ânodo: 2 H2 + 4 OH- → 4 H2O + 4e-
Cátodo: O2 + 2 H2O + 4e- → 4 OH
Global: 2 H2 + O2 → 2 H2O
Existen varios tipos de pilas de combustible, algunas funcionan a bajas temperaturas y otras tienen que ser a altas temperaturas. La del ejemplo citado es del tipo AFC, actuando en una franja de temperatura de 60 °C a 90 °C. Normalmente, este tipo de pila presenta dimensión típica de 7 kW. Observemos abajo un esquema de su funcionamiento.
Esquema de funcionamiento de una pila de combustible
Estas pilas se utilizan comúnmente en cohetes, naves espaciales o submarinos, porque, como puede verse en la reacción global anterior, la gran ventaja de este tipo de pila, que se considera la batería del futuro, es que se produce en forma de vapor de agua que puede ser purificado y consumido. Otro gran beneficio es que además no contamina el medio ambiente.
También se utilizan en las industrias tales como fuentes de energía y generadores de emergencia en edificios y en vehículos impulsados por hidrógeno. Este interés está creciendo, así como la búsqueda de fuentes de energía alternativas al petróleo, hay una mayor conciencia de la protección del medio ambiente.
Este tipo de pila nunca se desgasta, es decir, los reactivos se inyectan continuamente en el dispositivo durante el proceso de reducción. Una desventaja es que su costo es alto.
