Principio de funcionamiento y ventajas de la pila de combustible de hidrógeno

Celda de combustibleEs un dispositivo de conversión de energía que convierte la energía electroquímica del combustible en energía eléctrica. Se denomina pila de combustible porque, junto con la batería, es un dispositivo de generación de energía electroquímica. Una pila de combustible que utiliza hidrógeno como combustible se denomina pila de combustible de hidrógeno. La pila de combustible de hidrógeno se define como la reacción de la electrólisis del agua en hidrógeno y oxígeno. El proceso de reacción de la pila de combustible de hidrógeno es limpio y eficiente. No se ve limitada por la eficiencia térmica del 42 % del ciclo de Carnot, propia de los motores de automóviles tradicionales, y su eficiencia puede superar el 60 %.

A diferencia de los cohetes, las pilas de combustible de hidrógeno generan energía cinética mediante la reacción violenta de la combustión del hidrógeno y el oxígeno, y liberan la energía libre de Gibbs del hidrógeno mediante dispositivos catalíticos. La energía libre de Gibbs es una energía electroquímica que involucra la entropía y otras teorías. El principio de funcionamiento de la pila de combustible de hidrógeno es que el hidrógeno se descompone en iones de hidrógeno (es decir, protones) y electrones a través del catalizador (platino) en el electrodo positivo de la pila. Los iones de hidrógeno pasan a través de la membrana de intercambio de protones al electrodo negativo y el oxígeno reacciona para convertirse en agua y calor, y los electrones correspondientes fluyen del electrodo positivo al negativo a través del circuito externo para generar energía eléctrica.

En elpila de combustibleSe lleva a cabo la reacción del hidrógeno y el oxígeno, y se produce una transferencia de carga, lo que genera una corriente. Simultáneamente, el hidrógeno reacciona con el oxígeno para producir agua.
Como piscina de reacción química, el núcleo tecnológico clave de la pila de combustible es la "membrana de intercambio de protones". Las dos caras de la película se encuentran cerca de la capa catalizadora para descomponer el hidrógeno en iones cargados. Debido al pequeño tamaño de la molécula de hidrógeno, los electrones que transportan hidrógeno pueden desplazarse hacia el lado opuesto a través de los diminutos orificios de la película. Sin embargo, al atravesar los orificios de la película, los electrones se desprenden de las moléculas, dejando solo los protones de hidrógeno con carga positiva para alcanzar el otro extremo.
protones de hidrógenoSon atraídos por el electrodo del otro lado de la película y se combinan con moléculas de oxígeno. Las placas de electrodos a ambos lados de la película dividen el hidrógeno en iones de hidrógeno positivos y electrones, y dividen el oxígeno en átomos de oxígeno para capturar electrones y convertirlos en iones de oxígeno (electricidad negativa). Los electrones generan una corriente entre las placas de electrodos, y dos iones de hidrógeno y uno de oxígeno se combinan para formar agua, que se convierte en el único residuo del proceso de reacción. En esencia, todo el proceso operativo es el proceso de generación de energía. Con el progreso de la reacción de oxidación, los electrones se transfieren continuamente para formar la corriente necesaria para impulsar el automóvil.