Comparación de una celda de combustible y un motor térmico desde la termodinámica

ARNALDO VISINTIN; MÓNICA FERNÁNDEZ LORENZO

La Plata

Congreso; VI Jornadas Nacionales y III Internacionales de Enseñanza Universitaria de la Química; 2003

Facultad de Ingeniería y Colegio Nacional, Univeridad Nacional de La Plata

En los cursos de Química para Ingeniería los alumnos aprenden que la energía se conserva. Sin embargo, no llegan a comprender que lo que no siempre se conserva es la capacidad de la misma para producir trabajo (exergía). En las clases se explica el ciclo de Carnot y se demuestra que una máquina térmica no puede convertir en energía mecánica toda la energía térmica que se le proporciona. Su eficiencia está limitada por el rendimiento de Carnot, que depende de las temperaturas de la fuente caliente (ej. combustión en una caldera) y la de la fuente fría (ej. del condensador). Generalmente los alumnos no llegan a asimilar que este condicionamiento no lo tienen las celdas de combustible (CC), cuya capacidad de producir trabajo (exergía) no está limitada por el ciclo de Carnot. La CC es un dispositivo capaz de convertir el combustible (hidrógeno, metanol, gas natural) y el oxígeno, directamente en electricidad. La propuesta es discutir, desde el punto de vista de la termodinámica, por qué las CC son más eficaces y menos contaminantes que otros dispositivos que generan trabajo a partir de combustibles, tales como los motores térmicos. Asimismo se analizarán las posibilidades actuales de que estos dispositivos puedan competir con aquéllos que utilizan combustibles fósiles y por lo tanto contaminantes. Con ese propósito se reflexiona acerca de conceptos tales como exergía, reversibilidad, ecocompatibilidad, eficiencia energética y se comparan los valores de esta última para máquinas térmicas y CC.