Pila PEM ( Proton Exchange Menbrane)

 

Introducción:

 

El único problema de la electricidad es que no se puede acumular, lo que se produce se tiene  que consumir, sin embargo se puede transformar en otra forma de energia; con cierta perdida, que sí se puede almacenar.

Surgen entonces diferentes manera de almacenamientos: agua, muelles, combustibles nucleares y por su mayor uso reacciones químicas, concretamente uso de combustibles.

 

Y como todo en esta vida las reservas de combustibles fósiles también se acaban. Las predicciones más optimistas suponen que con el ritmo actual nos quedan unos 50 años de combustibles. Aparte de la gran dependencia de los países industrializados al oro negro, con las consecuentes inestabilidades que eso conlleva (vease la influencia de las guerras en la economía mundial), aparecen problemas no previstos como recalentamiento del planeta, y serios problemas para la salud (enfermedades respiratorias, cáncer, mutaciones genéticas, etc).

 

Cierto es que la energía nuclear es unas 1000 veces más eficiente que la química, pero la tecnología de fusión  que tenemos actualmente no es lo suficientemente avanzada ni rentable y la fisión produce desechos muy contaminares y caros de reciclar por lo que se opta por almacenarlos y pasar el bulto a la siguiente generación.

Las energías alternativas parecen una buena salida a ese problema, pero resulta difícil alcanzar los niveles de eficiencia y tienen una baja densidad energética si lo comparamos con la superficie que ocupan.

 

Mucha gente opina que el hidrógeno es un vector energético por el que apostar, no es una fuente de energía dado que no es encuentra en estado libre para el consumo.

 

Una buena opción es la pila de combustible; y aunque se conocen cinco tipos diferentes, el funcionamiento es básicamente el mismo, hidrógeno en forma de protón o hidroxilion es oxidado de manera electroquímica (luego oxidado, de ahí el término combustión) y no física de lo contrario se producen derivados nitrogenados  tóxicos al mezclarlo con el aire para que se queme. Básicamente es el proceso inverso a la electrolisis, aunque debido a la baja velocidad de reacción que tiene se necesita caros  catalizadores  como platino o rutenio.

 

Lo que aquí presento no es mucho más que un experimento científico.

 

 

Materiales

 

Planchas de silicona

Bloque de grafito

Planchas de aluminio

Varillas roscada

Tuercas y arandelas

Conexiones de las que se usan en riego para jardinería

Mea *

 

*La Mea (Membrane electrode assembly, montaje membrana-electrodo) se puede comprar que es lo más sencillo, seguro y caro, ; o puedes hacerla tu mismo. La compañía española David FC  vende derivados similares a Nafion material usado para confeccionar membranas permeables a electrones (permeable electron membrane, PEM) y existen algunas páginas web que enseñan como hacer recubrimientos de negro de platino a base de antiguos métodos de fotografía.

Todos los materiales son muy fáciles de encontrar en Internet y a un precio razonable.

 

Proceso de fabricación

 

La idea en general es construir un bocadillo en el que en medio esta la MEA,  sellada por las planchas de silicona y en contacto con los platos de grafito que sirven de colectores eléctricos, conductos de gas y definen estructuralmente la pila.

 

Se corta el bloque de grafito en planchas. Lo mejor es usar una sierra de banda continua refrigerada con agua, en cualquier carpintería metálica la tiene, es bueno protegerse la cara, el polvo de grafito es muy fino, mancha mucho y puede meterse en lo pulmones si no se esta cubierto.

 

A estas planchas se les hace después con un taladro montado sobre un banco las guías para los gases. Yo use una broca de 1mm , y  se me rompió varia veces antes de que encontrase la velocidad adecuada. La velocidad de trabajo depende de la dureza del grafito. Usando una broca mayor y una velocidad moderada este problema no debe volver a surgir.

 

La silicona. Las lonchas de silicona se pueden cortar fácilmente con un tijera afilada. Solo hay que tener cuidado de poner unos pocos milímetros de menos porque luego se expande un poco al apretar lo tornillos.

 

El hidrógeno y el oxígeno se pueden conseguir montando un pequeño electrolizador de corriente continua, con la ventaja de que los gases generados estarán húmedos e hidratarán la membrana.

 

Bloque de aluminio cortado antes de ser limado

 

 

Los pernos ,arandelas, y tuercas que aprisionarán las membranas

 

 

El bloque de grafito

 

     

 

 

 

 

 

Las dos caras de una plancha de grafito aire-hidrógeno

 

 

 

La pila antes de ponerle las membranas y los pernos

 

 

Observad el surco hecho para un junta tórica y evitar fugar de gases.

 

 

Ddp alcanzado con una sola memmbrana , flujo aire-H2