Pilas de combustible

¿Qué es una pila
de combustible?

Estamos asistiendo continuamente a los programas de pilas de combustible en todo el mundo con equipos, pruebas e implementación e integración de sistemas. Nuestros módulos de energía de pilas no humidificadas de baja presión brindan confiabilidad, eficiencia de combustible, operación silenciosa y mantenimiento sin igual.

Cuatro elementos básicos de un pila de combustible PEM

Cuando el hidrógeno entra en contacto con el catalizador, el hidrógeno se divide en protones y electrones. Los protones pasan a través de la membrana de intercambio de protones sin obstáculos y avanzan hacia el lado del cátodo, mientras que los electrones son bloqueados y son obligados a pasar a través de un circuito externo. Mientras viajan por el circuito externo, proporcionan la electricidad necesaria para iluminar una bombilla o impulsar un motor. Finalmente, los protones y electrones de hidrógeno se reúnen y se combinan con el oxígeno para producir agua.

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El ánodo

El poste negativo de la pila de combustible tiene varios trabajos. Tiene canales grabados que dispersan el gas hidrógeno por igual sobre la superficie del catalizador. También conduce los electrones liberados de las moléculas de hidrógeno, para que puedan utilizarse en un circuito externo.

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El cátodo

El poste positivo de la pila de combustible también tiene canales grabados que distribuyen el oxígeno a la superficie del catalizador. El cátodo también conduce los electrones desde el circuito externo al catalizador, donde pueden recombinarse con los iones de hidrógeno y oxígeno para formar agua.

El electrolito

Esta es la membrana de intercambio de protones. Este material especialmente tratado, que se parece a una envoltura de plástico de cocina común, conduce solo iones cargados positivamente y bloquea los electrones. Para una PEMFC, la membrana debe estar hidratada para funcionar y permanecer estable

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El catalizador

Este es un material especial que facilita la reacción de oxígeno e hidrógeno. Por lo general, está hecho de nanopartículas de platino recubiertas muy finas sobre papel carbón o tela. El catalizador es irregular y poroso, por lo que la superficie máxima del platino puede exponerse al hidrógeno u oxígeno.

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El proceso

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El gas de hidrógeno ingresa a la pila de combustible en el lado del ánodo, donde el potencial electroquímico lo empuja a través del catalizador.

La imagen del proceso.

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Cuando las moléculas de hidrógeno entran en contacto con el platino del catalizador, se dividen en dos protones (iones H +) y dos electrones (e-). 

imagen.

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Mientras tanto, en el lado del cátodo de la pila de combustible, el gas de oxígeno es forzado a través del catalizador, donde forma dos átomos de oxígeno. Estos átomos tienen una carga negativa fuerte, que atrae los dos protones de hidrógeno a través de la membrana de intercambio. 

imagen.

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Los electrones viajan simultáneamente a través del ánodo y se abren paso a través de un circuito externo que genera electricidad, y finalmente regresan al lado del cátodo de la pila de combustible.

imagen.
Módulo de pila de combustible.

Módulo de pila de combustible

Todas estas reacciones ocurren en una pila de combustible. Los conjuntos de pilas están contenidos dentro de un sistema más grande que incluye administración de combustible, agua y aire, control de refrigerante, hardware y software. Los sistemas varían en tamaño y uso según sus diferentes aplicaciones, desde el transporte hasta la maquinaria industrial y la energía de respaldo que puede complementar la red eléctrica.

Ventajas de la tecnología de pilas de combustible

  • Al convertir la energía potencial química directamente en energía eléctrica, las pilas de combustible evitan un cuello de botella térmico (una consecuencia de la segunda ley de la termodinámica) y, por lo tanto, son inherentemente más eficientes que los motores de combustión, que primero deben convertir la energía potencial química en calor y luego en trabajo mecánico.
  • La ausencia de emisiones de escape proporciona una ventaja medioambiental en comparación con un motor de combustión interna.
  • Las pilas de combustible tienen pocas partes móviles, lo que aumenta la confiabilidad y reduce el mantenimiento en comparación con un motor de combustión interna.
  • Cuando el hidrógeno se genera a partir de electricidad renovable, como el viento solar o la energía hidroeléctrica, es un combustible completamente descarbonizado y renovable con cero emisiones.
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