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LLAA CCÉÉLLUULLAA DDEE CCOOMMBBUUSSTTIIBBLLEE,,AAPPRREENNDDEERR PPOORR SSEEDDUUCCCCIIÓÓNN

YY JJUUEEGGOOAutor: Bagul.net (Toni Rodríguez)

INTRODUCCIÓNSiempre hay un momento en la

historia que una nueva tecnologíaemerge tímida pero sólidamente. Don-de aparecen indicadores que pasan de-sapercibidos para la mayoría pero queunos pocos aprovechan.Desde hace tiempo existen infor-

mes técnicos acerca de la proximidaddel agotamiento completo de las re-servas de petróleo y del cambio de mo-delo energético que comportará.Para afrontar este reto, algunas

compañías petroleras ya cuentan condivisiones poderosas dedicadas a laproducción de paneles solares y otrastecnologías energéticas alternativas alnegocio de crudo. Fabricantes de au-tomóviles centran su estrategia de

competitividad a largo plazo en losmodelos híbridos o alternativos, y losorganismos gubernamentales tambiéntoman posiciones. El momento actual es de una tras-

cendencia irrepetible. El mundo estáindicando claramente la dirección a laque se encamina, compromiso de co-existencia entre progreso y ecología,una exigencia que parecer estar ca-lando en la conciencia global y el plan-teamiento para desarrollar nuevas tec-nologías. Visto en perspectiva, sería como

volver a los ochenta y asistir al naci-miento de los primeros pc y la infor-mática, pero sin hombreras.Así pues, conocer, entender y es-

tudiar las energías mejor posiciona-

das para subsistir los combustibles fó-siles, es además de una extraordina-ria oportunidad una actividad apasio-nante. De ésta manera parece entenderlo

Fadisel, donde su línea de kits y en-trenadores educativos Cebekit com-prenden las principales tecnológicaspara obtener energías limpias. Con una amplia gama de artículos

para la experimentación, el ensayo y elconocimiento, adaptados para ciclosformativos, su evolución parece se-guir una misma línea paralela de con-tinuación innovación a las materiasque imparten. Se tratan de artículospara aprender por seducción y juego,con aspecto y materiales propios delcoleccionismo pero con temario e ins-

Cebekit C-7113 con suestación y panel FV.

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trucciones claras, bas-tas y concisas.En éste artículo ana-

lizamos tres de sus mi-ni-laboratorios o entre-nadores para el conoci-miento y experimentacióncon La Célula de Combus-tible, tres versiones en mi-niatura de los vehículos de hi-drógeno que a tamaño real yacirculan en algunos lugares,con toda la tecnología necesa-ria para hacerlos funcionar.

¿QUÉ ES Y EL PORQUÉ DE UNA CÉLULA DE COM-BUSTIBLE?.El cambio energético tiene dos re-

tos, el de proveer a la industria de lasuficiente energía para su funciona-miento y el de un combustible alma-cenable que sustituya los carburantesen los automóviles.En contraposición con el actual, el

nuevo combustible debe ser limpio,abundante y localizable en cualquier

punto del plane-ta. Esto supondrá ventajas evi-dentes. La independencia de otras zo-nas geográficas y sus conflictos, la noespeculación en base a la materia pri-mera disponible y la no generaciónde residuos o impacto ambiental.El combustible de hidrógeno ofre-

ce la respuesta a todos los condicio-nantes, es renovable, limpio, no es tó-xico, no produce carbono y por tantono contribuye al efecto invernadero yes además el elemento más abundan-

te en el universo, y contie-ne la mayor cantidad deenergía en relación a su pe-so.Lo que hoy parece cien-

cia ficción otros ya la mane-jan como una realidad bientangible. Marcas comoBMW, Honda, Mercedes,Daimler-Crysler no solo dis-ponen de modelos impulsadospor hidrógeno, sino que además

han obtenido la homologación del par-lamento europeo para su fabricaciónen Serie. En España ya existe un plande implantación de estaciones de ser-vicio y surtidores públicos. Tanto es la superación de la fase

de experimentación con prototipos pri-mitivos, que incluso Boeing ha desa-rrollado las avionetas Phantom. Mo-tores en submarinos, silenciosos y eter-namente auto-abastecibles, y también

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Célula de Combustiblede Cebekit.

Funcionamiento de una célula decombustible.


trenes en Japón y Taiwan son otrosejemplos actuales del empleo del hi-drógeno como combustible.La célula de combustible convier-

te, sin combustión, el hidrógeno enelectricidad y la única emisión queproduce un vehículo con célula decombustible de hidrógeno es agua pu-ra, que puede ser empleada a su vezpara producir nuevamente hidrógeno yoxígeno.

PRINCIPIOS BÁSICOS DEFUNCIONAMIENTO DE UNACÉLULA DE COMBUSTIBLE. Su descubrimiento se remonta pa-

radójicamente casi doscientos añosatrás. En 1839, Sir W. R. Grove y F.C.

Schoenbein consiguieron el primer in-genio, pero su desarrollo no se reto-mó hasta finales de la pasada décadade los 60, donde la necesidad por ob-tener un combustible de alta eficienciaevitando subproductos con CO2 vol-vió a concentrar su interés. Poco a po-co, la futura escasez de materias pri-meras fósiles, (la humanidad consu-me en una relación de 100.000 vecesmás rápido lo que se puede volver aproducir), incentivó la investigaciónhasta la tecnología de la pila de com-bustible actual.Una pila de combustible, (Fuel

Cell), puede estar formada por gruposde células trabajando conjuntamente.La constitución de cada célula la for-

man distintas capas que facilitan la in-teracción física entre los átomos de hi-drógeno y oxígeno, y al mismo tiempocanalizan y extraen la corriente eléc-trica que se produce en dicha reacción.Existen diferentes tipos de célula

de combustible que emplean combus-tibles distintos al hidrógeno, como bio-gas, alcohol, gas natural, etc. Nor-malmente se definen por el tipo demembrana electrolítica que montan.Los tres coches Cebekit, C-7110,

C-7111 y C-7113, operan con hidró-geno e incorporan una célula de com-bustible de tipo PEM, (Membrana deIntercambio de Protones). Una célula de combustible está

compuesta por distintas “rejillas” ocapas superpuestas unas sobre otras,cada una de las cuales realiza una par-te del proceso relacionado con el prin-cipio de la electrólisis. La estructura de las capas, ánodo,

membrana electrolítica y cátodo es si-métrica, por lo que la célula es rever-sible. Esto quiere decir que puede uti-lizarse para producir electricidad conhidrógeno o por el contrario, produ-cir hidrógeno mediante electricidad.Los tres kits de Cebekit permiten ex-perimentar esta propiedad, absoluta-mente imprescindible para comprenderel ciclo completo del hidrógeno comotecnología de combustible.

¿COMO SE OBTIENEELECTRICIDAD?Aunque las instrucciones dan ini-

cio a la experimentación con la elec-trólisis o producción de hidrógeno, pa-ra el propósito del artículo iniciare-mos la descripción con la funcióncontraria a la electrólisis, la que gene-ra electricidad a partir del hidrógeno.Una primera capa o Ánodo, a tra-

vés de sus celdas, se encarga de ca-nalizar el hidrógeno hacia el interior.Aquí, la siguiente capa o Catalítico,atrae los electrones del átomo de hi-drógeno. Durante el proceso, se pro-duce 2H2 que vuelve a ser canalizadoy filtrado hacia el interior.Mientras que el catalítico condu-

ce los electrones con carga negativa,la membrana de intercambio de pro-tones, con carga positiva, permite úni-camente el paso de éstos. El Oxígenoque se ha introducido a través de lasceldas del Cátodo también es some-tido por una capa catalítica. Con una

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Proceso de montaje en el C-7113


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carga negativa menor, el oxígenoatrae a los protones que traspasan laMembrana de intercambio formandomoléculas de vapor de agua y aire ca-liente que se precipitan hacia el ex-terior. El movimiento de electronesque se libera durante el proceso ge-nera la electricidad, que es aprove-

chada por un circuito exterior conec-tado a la célula.El C-7110 y C-7111 montan so-

bre el chasis dos depósitos de com-bustible transparentes, Hidrógeno yOxígeno, con marcas que permitenparametrizar el movimiento del con-tenido. Una sola célula reversible se

utiliza tanto para la producción eléc-trica como para la de hidrógeno. Elmontaje es simple y rápido y en apro-ximadamente 5 minutos se concluye.El C-7113, en cambio, separa me-

diante dos células la estación de re-abastecimiento para la electrólisis, dela Fuel Cell en el coche, lo que per-

Funcionamiento de lacélula bajo hidrólisis.

Distribución del C-7111


mite un funcionamiento paralelo deambas, sin ser necesario detener elvehículo para producir hidrógeno ycon una aproximación más literal ala realidad, donde el coche capta eloxígeno del aire y dispone de un de-pósito de hidrógeno que debe repos-tar mediante una estación generadoray almacenadora de hidrógeno inde-pendiente. El montaje es tan sencillocomo en los otros dos kits, aunqueocupa un poco más de tiempo, 10 mi-nutos aproximadamente, pues el co-che és mas complejo.Para el ensayo con los tres mini-

laboratorios únicamente es necesarioañadir agua destilada, que es el únicocomponente que no se incluye. Con los depósitos o tanques de hi-

drógeno y oxígeno llenos, los cochesC-7110 y C-7111 únicamente quedana la espera de activar la conexión decorriente al motor, a partir de ese ins-tante, los vehículos se ponen en mo-

vimiento emitiendo flashes mediantedos leds y cambiando de direccióncuando se encuentran con un obstá-culo.La capacidad del hidrógeno que-

da determinada por un sistema de al-macenamiento bajo campana situadoen el interior de cada depósito, y cuyopropósito además del almacenamien-to es el de válvula de escape contraexceso de producción. Éste volumenes limitado aunque suficiente para laexperimentación. Una carga de hidró-geno puede dotar al vehículo de unaautonomía aproximada de 2 a 6 mi-nutos, dependiendo del esfuerzo dearrastre durante el recorrido.Otro objetivo de montar depósitos

transparentes es la observación direc-ta del consumo de hidrógeno y oxíge-no durante el consumo de electrici-dad. Mientras el coche está en movi-miento se aprecia claramente como laproporción hidrógeno disminuye y a

su vez, como aumenta el volumen deltanque de oxígeno y agua.La célula de combustible del C-

7113 puede obtener directamente delaire el oxígeno necesario para la reac-ción, a diferencia de los otros dos kits,el C-7113 “respira”, y solo emplea untanque de almacenamiento, el del hi-drógeno, formado por una pequeña cá-mara que se desinfla a medida que elcombustible es consumido.

¿COMO PRODUCIRHIDRÓGENO?Habiendo descrito el proceso de

obtención de electricidad mediante hi-drógeno, se resuelve su uso comocombustible. ¿Pero cómo obtener hi-drógeno?.El hidrógeno, (H), és el elemento

químico más abundante del universoconocido, con un número atómico de1, en condiciones de presión y tempe-ratura normales, su estado es el de mo-

C-7110 funcionando en modohidrólisis mediante panel FV.

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lécula de gas diatómico, H2. No obs-tante, en la Tierra no se encuentra fá-cilmente en su estado elemental. Acontrario del CO2 o el O2, presentesen la atmósfera, el H2 se obtiene ex-trayéndolo del agua, (H2O), a partirde un proceso de electrólisis.La célula PEM de Cebekit, como

describíamos anteriormente, tambiénpuede someter el agua a electrólisis yproducir así hidrógeno.Al contrario que en la función in-

versa, durante la electrólisis, la elec-tricidad no se obtiene sinó que se in-yecta para polarizar los electrones.Aquí, el ánodo rompe la estructura delagua, separando el oxígeno del hidró-geno. Mientras que el oxigeno se ca-naliza hacia el exterior, la membranacentral únicamente permite el paso delos protones, que al llegar al cátodo serecombinan con los electrones pararecomponer únicamente el hidrógenoque se extrae hacia el exterior.Si la electrólisis se realiza correc-

tamente, la relación de producción dehidrógeno siempre es de de 2:1 res-pecto al oxígeno.El sistema de producción es una

de las principales ventajas para el usodel hidrógeno como combustible, puespuede producirse industrialmente enel lugar y momento necesarios a partirde agua y electricidad, y su funciona-miento básico es igual al de la célulade combustible de Cebekit. Respectoa los carburantes actuales, se elimina-rían por tanto las plantas de extrac-ción, las refinerías, el transporte, laplanta de distribución y el transporte fi-nal hasta la estación de servicio, pueséstas últimas realizarían todo el ciclo“in situ”, incluso adecuarían el nivel deproducción a la demanda, con el con-secuente ahorro energético. La electricidad para activar la elec-

trólisis en los tres vehículos Cebekitpuede obtenerse limpiamente medianteel panel fotovoltaico que incorporan, oempleando un adaptador para dos pi-las AA que también se incluye. El tiempo que emplean en conver-

tir agua en hidrógeno se sitúa entre 2 y5 minutos y a pleno Sol, el panel FVno se demora en exceso respecto a laspilas, pero éste último resulta más es-timulante por hacer autónomo y “gra-

tis”, (salvo el agua), a todo el ciclo dela célula.El proceso es rápido y del mismo

modo que en la función inversa, pue-den contrastarse visualmente los cam-bios que se operan en los tanques o enla estación del C-7113.La experimentación científica al

final se convierte en adición, y el pro-ceso de producción de hidrógeno ydespués la carga y movimiento de losvehículos se realizan una y otra vezbajo una falsa sensación de normali-dad, como si el hidrógeno y la célulade combustible nos fuese tan familiarcomo la gasolina. Pero incluso así, laanalogía no es del todo exacta, ¿cuán-do se ha comercializado un kit de re-finado de petróleo en miniatura?.Utilizar el agua para obtener hi-

drógeno es hoy por hoy aún más caroque emplear Gas Natural o Metano,pero el aumento de rendimiento y apli-cación de las células PEM, y el uso desistemas de producción eléctrica a par-tir de fuentes inagotables y limpias,

como aerogeneradores y paneles fo-tovoltaicos, que además pueden con-vertir en autónoma una estación local,son las rotundas ventajas responden ala proliferación de los vehículos y tec-nologías basadas en el hidrógeno.Precisamente, la propuesta de Ce-

bekit con sus coches C-7110, C-7111y C-7113 es tan interesante. Los treskits permiten experimentar con la re-alidad y su proyección futura, cochesmoviéndose mediante hidrógeno; es-tación de re-abastecimiento y produc-ción de hidrógeno autónoma; y final-mente, la electricidad necesaria parala electrólisis obtenida mediante unpanel solar. Tres kits atractivos, económicos e

ilustrativos del proceso completo deésta tecnología y su línea de proyec-ción futura para la nueva era energéti-ca del planeta. Más información sobre kits de hi-

drógeno, fotovoltaicos, eólicos y dis-tinto material didáctico, disponible enla web del fabricante: www.cebekit.es

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Estación de servicio de Hidrógeno en el depósito de autobuses deBarcelona


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