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Una investigación sobre las celdas electroquímicas, sus tipos, características y aplicaciones en vehículos híbridos. Se explica el funcionamiento de las celdas Galvánicas y electrolíticas, así como los ultracapacitores y las células de combustible. Se incluyen ilustraciones y referencias bibliográficas.
Tipo: Guías, Proyectos, Investigaciones
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Es un dispositivo experimental por el cual se puede generar electricidad mediante una reacción química (celda Galvánica). O por el contrario, se produce una reacción química al suministrar una energía eléctrica al sistema (celda Electrolítica). Estos procesos electroquímicos son conocidos como “reacciones electroquímicas” o “reacción redox” donde se produce una transferencia de electrones de una sustancia a otra, son reacciones de oxidación-reducción. La celda electroquímica consta de dos electrodos, sumergidos en sendas disoluciones apropiadas, unidos por un puente salino y conectados por un voltímetro que permite el paso de los electrones. Sus componentes característicos son:
Gran rango de voltaje. Gran rango de temperatura. Ciclos de funcionamiento largos. Facilidad de mantenimiento.
Una celda de combustible es un dispositivo electroquímico cuyo concepto es similar al de una batería. Consiste en la generación de electricidad a partir del uso de elementos químicos como el hidrógeno a modo de combustible y el oxigeno como oxidante de una reacción, donde además se captura del aire en el ambiente. En la imagen se esquematiza la estructura y funcionamiento de una celda de combustible. El hidrógeno fluye hacia el ánodo donde un catalizador, como el platino, facilita la disociación de electrones y protones (H+). Estos atraviesan la membrana electrolítica para combinarse con el oxígeno y los electrones en el lado del cátodo (una reacción catalizada también por platino). Los electrones, que no pueden atravesar la membrana de electrolito, fluyen del ánodo al cátodo a través de un circuito externo y alimentan nuestros dispositivos eléctricos. La Imagen 1 muestra una sola celda electroquímica que produce aproximadamente 1 [V]. Para aplicaciones de potencia se apilan muchas de estas celdas para formar la pila de combustible, cuya tensión aumenta en proporción al número de celdas apiladas (ver Imagen 2).
Existen tres tipos de vehículos híbridos que son: HIBRIDO EN PARALELO anto el motor eléctrico como el de combustión interna están conectados a las ruedas del vehículo, pudiendo trabajar de forma conjunta o por separado. Esta particularidad los hace especialmente interesantes desde el punto de vista del consumo y las emisiones. Rear-wheel-drive parallel hybrid electric vehicle layout. HIBRIDO EN SERIE En cambio, en los híbridos en serie, el vehículo se mueve con la potencia que suministra el motor eléctrico, utilizando la electricidad suministrada por el generador accionado por el motor de combustión interna. La
Utiliza una combinación serie-paralelo pero introduciendo un tren planetario que conecta el motor térmico y el motor/generador y, a través del anillo, se acopla a otro motor/generador. Es posible desconectar el motor térmico de la tracción del vehículo y hacer funcionar el vehículo en modo puramente eléctrico (configuración serie), pero en la mayoría de los puntos operativos coexisten ambos flujos de energía como en la configuración en paralelo. El reparto de flujos energéticos depende del régimen de giro, ya que el tren planetario actúa como acoplamiento de velocidad. HIBRIDO MIXTO En el siguiente modelo, el vehículo puede ser desplazado por cada uno de sus motores (combustión interna o eléctrico) debido a que ambos tienen conexión directa con las ruedas, pudiendo circular en modo eléctrico y considerándose más eficiente; es lo que se denomina full Hybrid. Este modelo proporciona al vehículo potencia instantánea y una aceleración uniforme al ir combinados los dos motores, siendo el sistema más completo. Hay que tener en cuenta que la clave de un coche híbrido es la batería, suele ser de ion-litio, recargable e instalándose en el suelo del vehículo, bien en el maletero o debajo del asiento de los ocupantes traseros.
