Cómo construir una celda de combustible

Una celda de combustible es una manera de convertir un carburante como hidrógeno o metano en electricidad de manera directa a través de una reacción química llamada electrólisis.^{[1]XFuente de investigación} Cada celda de combustible contiene dos electrodos, uno con carga positiva (el ánodo) y uno con carga negativa (el cátodo), así como un electrolito que lleva partículas cargadas de un electrodo al otro.^{[2]XFuente de investigación} También hay un catalizador que aumenta el índice de reacción en los electrodos. Las celdas de combustible que utilizan hidrógeno reaccionan con oxígeno para formar un subproducto (agua) haciendo que sean útiles para aplicaciones de alta tecnología donde se necesita energía limpia. Para poder entender cómo funciona una celda de combustible, puedes construir una simple usando materiales domésticos comunes.

Parte 1

Parte 1 de 2:

Construir la celda de combustible

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Reúne todos los materiales necesarios. Para construir una celda de combustible sencilla de uso casero, vas a necesitar alambre de 30 cm (12 pulgadas) de platino o con revestimiento de platino, un palito de helado, una pila de 9 voltios y un clip de pila, cinta aislante transparente, un vaso de agua, sal (opcional) y un medidor de voltaje.^{[3]XFuente de investigación},^{[4]XFuente de investigación}
- Puedes comprar la pila de 9 voltios y el clip de pila en una tienda de electrónica o en una ferretería.
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Corta dos tiras de 15 centímetros (6 pulgadas) de alambre de platino o con revestimiento de platino. Deberás comprar este tipo de alambre en una tienda de electrónica, ya que el platino no se usa corrientemente en alambres. Este material sirve como catalizador para esta reacción.
- Se recomiendan alambres de platino porque otras sustancias, tales como el cobre, reaccionarán con el oxígeno o con la sal y contaminarán tu solución con los productos de esta reacción.^{[5]XFuente de investigación}
- También se puede usar acero inoxidable de alta calidad ya que no reaccionará tan fácilmente.^{[6]XFuente de investigación}
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Enrolla cada tira de alambre alrededor de una varilla fina de metal para crear así una espiral. Estas dos espirales servirán como los electrodos de la celda de combustible. Toma la punta del alambre y enróllalo firmemente alrededor de la varilla moldeadora para crear una espiral. Retira el primer alambre de la varilla moldeadora y enrolla el segundo alambre.
- La varilla de moldeado puede ser un clavo, una ganzúa, una percha de alambre o la guía de un probador de carga para pilas.
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Corta a la mitad las guías de un clip de pila de 9 voltios. Utiliza un cortaalambres para cortar por la mitad los dos alambres fijados en el clip y quitar el aislante de las guías.
- Con la ayuda del cortaalambres, quita este revestimiento de un extremo de los alambres cortados. Solo quita el revestimiento de las puntas que hayas cortado del clip de la pila.
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Fija las puntas sin revestimiento a las espirales de los electrodos. Esto te permitirá enganchar la fuente de energía (la pila a través del clip) y el voltímetro para poder leer la cantidad de electricidad que produce la celda de combustible.
- Retuerce la punta roja del clip de la pila y el cable rojo cortado alrededor del extremo superior de una de las espirales, dejando que la mayor parte de la espiral esté libre.
- Retuerce la punta negra del clip de la pila y el cable negro cortado alrededor del extremo superior de la otra espiral.
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Fija los electrodos a un palito de helado o varilla de madera con la cinta adhesiva. El palito de helado debe ser más largo que el ancho del contenedor que contiene el agua para que descanse por encima. Fija los electrodos con la cinta adhesiva de manera que cuelguen hacia abajo, lejos del palito y así puedan sumergirse fácilmente en el agua.
- Puedes usar cinta adhesiva transparente o cinta aislante eléctrica. No importa lo que uses, siempre y cuando los electrodos estén firmemente fijados al palito.
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Llena el vaso con agua del grifo o agua salada. Para poder conseguir una buena reacción, la solución necesita electrolitos.^{[7]XFuente de investigación} El agua destilada no funciona bien para este propósito porque no contiene impurezas que actúen como electrolitos. La sal o el bicarbonato disueltos en el agua actúan como buenos electrolitos para la reacción.
- El agua corriente del grifo tiene impurezas tales como minerales que pueden servir como electrolitos si no tienes sal a mano.
- Añade una cucharada sopera de sal o bicarbonato a cada taza de agua. Remueve hasta que se haya disuelto completamente.
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Coloca el palito de manera que descanse a cada lado del vaso de agua. Las espirales de los electrodos deben estar dentro del agua casi totalmente, excepto en la parte donde están conectados a los alambres del clip de la pila. Solo debe sumergirse el platino.
- Si es necesario, usa la cinta adhesiva para fijar el palito para que los electrodos estén dentro del agua.
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Conecta los alambres que salen de los electrodos a un voltímetro o luz LED. El voltímetro es para mostrar la corriente eléctrica creada por la celda de combustible una vez que se activa. Conecta el alambre rojo al terminal positivo del voltímetro y el cable negro al terminal negativo.
- Quizás puedes ver una pequeña cantidad de voltage en este momento, como de 0,01 voltios, aunque el voltímetro debe mostrar cero en este momento.
- También puedes conectar una bombilla pequeña, como la de una linterna o un diodo emisor de luz (LED).
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Parte 2

Parte 2 de 2:

Activar la celda de combustible

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Haz que se toquen los terminales de 9 voltios al clip de la pila durante uno o dos segundos. Solo se necesita la pila para que envíe una corriente inicial a través del alambre a fin de hacer que el hidrógeno en las moléculas de agua que están en contacto con los electrodos se separen del oxígeno, creando burbujas alrededor de los electrodos.^{[8]XFuente de investigación} Este proceso se llama electrolisis.
- Fíjate en las burbujas que se forman alrededor de cada electrodo. Un electrodo tiene burbujas de hidrógeno mientras que el otro tiene burbujas de oxígeno.
- No es necesario que la fuente de pila esté completamente fijada al clip; solo deben estar en contacto los terminales para que empiece la reacción.
Solo se necesita la pila para iniciar la reacción. El hidrógeno y oxígeno separados se recombinarán en el agua, liberando la energía que inicialmente se usó para separarlos, en forma de electricidad.^{[9]XFuente de investigación} El platino en las espirales de los electrodos sirve como catalizador para acelerar la recombinación del hidrógeno y el oxígeno en moléculas de agua.
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Lee la producción en el voltímetro. Al principio, la producción puede ser alta, como de dos voltios, pero bajará a medida que se disipen las burbujas de hidrógeno, rápidamente al principio y luego más gradualmente a medida que desaparezcan las últimas burbujas.
- Una bombilla o LED pueden brillar al principio, pero rápidamente se oscurecerán y poco a poco se irán apagando.
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Consejos

Las celdas de combustible individuales producen solo una pequeña cantidad de electricidad, de manera muy parecida a la celda de combustible descrita anteriormente. De manera comercial, muchas celdas de combustible individuales se montan en bloques.
Aunque en esta celda de combustible se usa agua como el electrolito, las comerciales usan hidróxido de potasa (el tipo usado en el programa espacial Apolo), ácido fosfórico, carbonato de sal o carbonato de magnesio fundido a altas temperaturas o polímeros especiales.^{[10]XFuente de investigación}

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Advertencias

Mientras manipules esta celda de combustible, mantenla lejos del fuego o fuentes de calor. Aunque la cantidad de hidrógeno producida es pequeña, se trata de un gas altamente combustible.

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