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Prácticas pilas de combustible para electrónica
Un nuevo esquema para crear un dispositivo compacto que convierta de manera eficiente el metanol en hidrógeno podría hacer que sea práctico incorporar celdas de combustible en computadoras portátiles y otros dispositivos electrónicos portátiles. Un dispositivo de este tipo podría permitir que una computadora portátil funcione durante 50 horas y se recargue instantáneamente intercambiando un paquete de combustible pequeño.
Diseño caliente: Un nuevo plan para un procesador de combustible (arriba) que podría usarse en celdas de combustible requiere disponer una serie de reactores en tubos concéntricos. En el centro hay una cámara de combustión, rodeada de cámaras para calentar metanol y agua, extraer el hidrógeno del metanol y eliminar el monóxido de carbono. La imagen inferior muestra una opción para integrar el procesador de combustible con una celda de combustible de hidrógeno.
Las pilas de combustible alimentadas con metanol u otro combustible líquido se han planteado durante mucho tiempo como una solución a las crecientes demandas de energía de los dispositivos electrónicos portátiles. Pero las pilas de combustible que convierten el metanol directamente en electricidad son voluminosas. Las pilas de combustible que funcionan con gas hidrógeno son mucho más compactas, pero el hidrógeno, a diferencia del combustible líquido, ocupa demasiado espacio.
Un compromiso ideal sería un sistema que usa una celda de combustible de hidrógeno pero almacena el hidrógeno en forma líquida como metanol hasta justo antes de que sea necesario. El hidrógeno se liberaría en una serie de pasos en un procesador de combustible que incluyen calentar el combustible para vaporizarlo, calentar el agua para reformarlo con vapor y otras reacciones para eliminar el monóxido de carbono. Pero el desafío ha sido hacerlos pequeños y eficientes.
En la reunión de la American Chemical Society (ACS) de la semana pasada en Boston, Mejor ronald , profesor de ingeniería química en el Instituto de Tecnología Stevens, en Hoboken, Nueva Jersey, describió un nuevo sistema que podría resolver el problema.
A diferencia de los diseños anteriores, en los que los diferentes pasos de procesamiento se integran en sucesivas capas planas, Besser propone un diseño cilíndrico en el que las capas forman tubos concéntricos. En un diseño de este tipo, el calor se propaga en todas las direcciones desde una cámara de combustión en el centro, lo que facilita las reacciones necesarias. Para mantener cada capa a la temperatura óptima, incorporaría aerogeles, un tipo de aislamiento relativamente nuevo. Para reducir los costos, propone utilizar plásticos avanzados para varias de las capas.
El procesador de combustible para generar los 20 vatios de potencia necesarios para una computadora portátil o una radio grande sería de 4,8 centímetros de diámetro y 10 centímetros de largo. Agregar la celda de combustible y el almacenamiento de combustible podría significar otros 20 centímetros de longitud, estima Besser, pero el procesador aún sería lo suficientemente pequeño como para caber en una computadora portátil. Considerando el paquete completo, el sistema almacenaría alrededor de 1,000 vatios hora por kilogramo; las mejores baterías alcanzan sólo los 300 vatios hora por kilogramo, y las baterías de los portátiles pueden llegar a la mitad. Besser dice que tal sistema podría proporcionar potencialmente de 5 a 10 veces la cantidad de energía que una batería.
Jamie Holladay , un presidente de la sesión en la conferencia de la ACS, se muestra optimista de que el sistema puede funcionar. Sin embargo, dice que su propia investigación sugiere que la incorporación de una capa de plástico puede no ser posible, ya que podría deteriorarse con el tiempo. En su lugar, podría ser posible utilizar una capa exterior de metal o cerámica.
Varios grupos de investigación en empresas y en laboratorios académicos y gubernamentales han desarrollado componentes para celdas de combustible que pronto podrían estar listos para incorporar a los productos, aunque Holladay no espera verlos en el mercado al menos durante otros dos años. (Consulte Mejores celdas de combustible para computadoras portátiles). Aún quedan problemas por resolver con las celdas de combustible de hidrógeno. Por ejemplo, estas celdas de combustible producen agua a medida que generan electricidad, y encontrar una manera de deshacerse de esa agua sin afectar los componentes electrónicos circundantes en una computadora portátil es un desafío, dice. Es más, las pilas de combustible siguen siendo caras. Si un sistema de pila de combustible cuesta tres o cuatro veces más que una batería, Holladay pregunta, ¿por qué no comprar baterías adicionales para viajes largos?
Y muchos expertos creen que las pilas de combustible nunca aparecerán ampliamente en la electrónica de consumo. Dudan que los reguladores, por ejemplo, permitan a los pasajeros llevar líquidos inflamables en un avión, incluso en pequeñas cantidades y cuidadosamente empaquetados dentro del sistema.
Aún así, los defensores de la tecnología apuntan a numerosas aplicaciones prácticas. Los trabajadores de emergencia con potentes radios de 20 vatios necesitan fuentes de energía que puedan funcionar durante días o semanas sin acceso inmediato a la red eléctrica. (Consulte Impresión de pilas de combustible). El ejército también podría ser un cliente importante y utilizar la tecnología de sustitución de baterías.