Introducción a la energía del hidrógeno y las pilas de combustible

Las pilas de combustible se pueden dividir enmembrana de intercambio de protonesPilas de combustible (PEMFC) y pilas de combustible de metanol directo según las propiedades del electrolito y el combustible utilizado

(DMFC), celda de combustible de ácido fosfórico (PAFC), celda de combustible de carbonato fundido (MCFC), celda de combustible de óxido sólido (SOFC), celda de combustible alcalina (AFC), etc. Por ejemplo, las celdas de combustible de membrana de intercambio de protones (PEMFC) se basan principalmente enmembrana de intercambio de protonesMedio de transferencia de protones, las celdas de combustible alcalinas (AFC) utilizan electrolitos alcalinos a base de agua, como una solución de hidróxido de potasio, como medio de transferencia de protones, etc. Además, según la temperatura de trabajo, las celdas de combustible se pueden dividir en celdas de combustible de alta temperatura y celdas de combustible de baja temperatura, las primeras incluyen principalmente celdas de combustible de óxido sólido (SOFC) y celdas de combustible de carbonato fundido (MCFC), las últimas incluyen celdas de combustible de membrana de intercambio de protones (PEMFC), celdas de combustible de metanol directo (DMFC), celdas de combustible alcalinas (AFC), celdas de combustible de ácido fosfórico (PAFC), etc.

Membrana de intercambio de protonesLas celdas de combustible (PEMFC) utilizan membranas poliméricas ácidas a base de agua como electrolitos. Las celdas PEMFC deben operar con gas hidrógeno puro debido a sus bajas temperaturas de operación (por debajo de 100 °C) y al uso de electrodos de metales nobles (electrodos a base de platino). En comparación con otras celdas de combustible, las PEMFC tienen las ventajas de una baja temperatura de operación, una rápida velocidad de arranque, una alta densidad de potencia, un electrolito no corrosivo y una larga vida útil. Por lo tanto, se ha convertido en la tecnología principal que se aplica actualmente a los vehículos de celdas de combustible, pero también se aplica parcialmente a dispositivos portátiles y estacionarios. Según E4 Tech, se espera que los envíos de celdas de combustible PEMFC alcancen las 44,100 unidades en 2019, lo que representa el 62% de la participación mundial; la capacidad instalada estimada alcanza los 934.2MW, lo que representa el 83% de la proporción mundial.

Las celdas de combustible utilizan reacciones electroquímicas para convertir la energía química del combustible (hidrógeno) en el ánodo y del oxidante (oxígeno) en el cátodo en electricidad para impulsar todo el vehículo. Específicamente, los componentes principales de las celdas de combustible incluyen el sistema de motor, la fuente de alimentación auxiliar y el motor eléctrico. Entre ellos, el sistema de motor incluye principalmente el motor, compuesto por el reactor eléctrico, el sistema de almacenamiento de hidrógeno del vehículo, el sistema de refrigeración y el convertidor de voltaje CC/CC. El reactor es el componente más crítico, ya que es el lugar donde el hidrógeno y el oxígeno reaccionan. Está compuesto por múltiples celdas individuales apiladas, y los materiales principales incluyen la placa bipolar, el electrodo de membrana, la placa terminal, etc.