Introdución á enerxía do hidróxeno e ás pilas de combustible

As pilas de combustible pódense dividir enmembrana de intercambio de protónspilas de combustible (PEMFC) e pilas de combustible de metanol directo segundo as propiedades dos electrólitos e o combustible utilizado

(DMFC), pila de combustible de ácido fosfórico (PAFC), pila de combustible de carbonato fundido (MCFC), pila de combustible de óxido sólido (SOFC), pila de combustible alcalina (AFC), etc. Por exemplo, as pilas de combustible de membrana de intercambio de protóns (PEMFC) dependen principalmente demembrana de intercambio de protónsmedio de transferencia de protóns, as pilas de combustible alcalinas (AFC) usan electrolitos alcalinos a base de auga, como a solución de hidróxido de potasio como medio de transferencia de protóns, etc. Ademais, segundo a temperatura de traballo, as pilas de combustible pódense dividir en pilas de combustible de alta temperatura e pilas de combustible de baixa temperatura, as primeiras inclúen principalmente pilas de combustible de óxido sólido (SOFC) e pilas de combustible de carbonato fundido (MCFC), as segundas inclúen pilas de combustible de membrana de intercambio de protóns (PEMFC), pilas de combustible de metanol directo (DMFC), pilas de combustible alcalinas (AFC), pilas de combustible de ácido fosfórico (PAFC), etc.

Membrana de intercambio de protónsAs pilas de combustible (PEMFC) empregan membranas de polímeros ácidos a base de auga como electrolitos. As pilas PEMFC deben funcionar con gas hidróxeno puro debido ás súas baixas temperaturas de funcionamento (por debaixo dos 100 °C) e ao uso de eléctrodos de metais nobres (eléctrodos a base de platino). En comparación con outras pilas de combustible, as PEMFC teñen as vantaxes dunha baixa temperatura de funcionamento, unha rápida velocidade de arranque, unha alta densidade de potencia, un electrolito non corrosivo e unha longa vida útil. Polo tanto, converteuse na tecnoloxía principal que se aplica actualmente aos vehículos de pilas de combustible, pero tamén se aplica parcialmente a dispositivos portátiles e estacionarios. Segundo E4 Tech, espérase que os envíos de pilas de combustible PEMFC alcancen as 44.100 unidades en 2019, o que representa o 62 % da cota mundial; a capacidade instalada estimada alcanza os 934,2 MW, o que representa o 83 % da proporción mundial.

As pilas de combustible empregan reaccións electroquímicas para converter a enerxía química do combustible (hidróxeno) no ánodo e do oxidante (osíxeno) no cátodo en electricidade para impulsar todo o vehículo. Especificamente, os compoñentes principais das pilas de combustible inclúen o sistema do motor, a fonte de alimentación auxiliar e o motor; entre eles, o sistema do motor inclúe principalmente o motor composto por un reactor eléctrico, o sistema de almacenamento de hidróxeno do vehículo, o sistema de refrixeración e o conversor de tensión CC/CC. O reactor é o compoñente máis crítico. É o lugar onde reaccionan o hidróxeno e o osíxeno. Está composto por varias celas individuais apiladas xuntas, e os materiais principais inclúen unha placa bipolar, un eléctrodo de membrana, unha placa terminal, etc.