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Tecnologías del Hidrógeno

¿Qué es una pila de combustible?

¿Qué es una pila de combustible?

Una pila de combustible es un dispositivo electroquímico que convierte la energía química en electricidad de forma continua. Funciona combinando un combustible, como el hidrógeno, con un oxidante, como el oxígeno, para generar electricidad y agua.

El tipo más común de pila de combustible es la pila de combustible de hidrógeno y oxígeno (célula de combustible de hidrógeno), que utiliza hidrógeno como combustible y oxígeno del aire como oxidante.

Una pila de combustible consta de dos electrodos, un ánodo y un cátodo, separados por un electrolito. El ánodo es donde tiene lugar la reacción de reducción, en la que el combustible (hidrógeno) se oxida y libera electrones. Los electrones fluyen a través de un circuito externo, generando electricidad. El cátodo es donde tiene lugar la reacción de oxidación, en la que el oxidante (oxígeno) se reduce y acepta electrones. Los electrones fluyen desde el ánodo al cátodo a través del electrolito.

La electricidad generada en el ánodo (electrones fluyendo en un circuito exterior) se aprovecha de diferentes maneras:

Generación de energía estacionaria

Las pilas de combustible se pueden utilizar para generar electricidad inmediata para edificios y otras instalaciones.

Productos adecuados
Válvula de cierre de seguridad con cierre sin corriente Tipo 6440 para presiones bajas en el lado del proceso, hasta DN12, hasta 40 bar, IP65 o IP6K9K
Productos adecuados
Válvula proporcional motorizada compacta Tipo 3280 para la regulación de caudales de gas de proceso.
Productos adecuados
Mass Flow Controller Tipos 8741 y 8745 para gases de combustión y para hidrógeno

Vehículos eléctricos

 Las pilas de combustible se utilizan para alimentar los motores eléctricos de los vehículos de forma instantánea.

Productos adecuados
Válvula de cierre de seguridad Tipo 6440 para presiones más altas en el nivel de presiones intermedias en el lado de entrada del ánodo, IP65 o IP6K9K
Productos adecuados
Válvula proporcional compacta Tipo 6020 para regulación directa o indirecta de la presión de la pila en el lado de entrada del ánodo, IP65 o IP6K9K
Productos adecuados
Válvula de cierre muy compacta Tipo 7011 hasta DN2, 4 para uso en el lado de la salida del ánodo, IP65, con soporte de plástico bajo petición

Equipo portátil

Las pilas de combustible se utilizan para alimentar equipos portátiles, como ordenadores portátiles y teléfonos móviles.

¿Qué tipos de pilas de combustible existen?

Pilas de combustible de membrana de intercambio protónico (PEMFC)

  • Utilizan una membrana de polímero que permite el paso de protones. Son las pilas de combustible más eficientes, pero también son las más caras y sensibles a la humedad.
  • Funcionan a temperaturas relativamente bajas (entre 60°C y 100°C)

Pilas de combustible alcalinas (AFC)

  • Utilizan una solución alcalina (KOH) como electrolito. Son menos eficientes que las PEMFC, pero son más baratas y tolerantes a la humedad.
  • Utilizadas principalmente en aplicaciones espaciales debido a su alta eficiencia, aunque también se exploran para aplicaciones estacionarias.
  • Requieren H2 puro y O2 puro

Pilas de combustible de ácido fosfórico (PAFC)

  • Utilizan ácido fosfórico como electrolito. Son menos eficientes que las AFC, pero son más baratas y tolerantes a las altas temperaturas

 

 

Pilas de combustible de óxidos sólidos (SOFC)

  • Utilizan carbonatos fundidos como electrolito. Son las pilas de combustible más eficientes a altas temperaturas, pero también son las más caras y sensibles a las impurezas.
  • Operan a temperaturas de alrededor de 650°C a 1.000°C

 

Pilas de combustible de óxidos sólidos (SOFC)

  • Utilizan un óxido sólido como electrolito.
  • Muy versátiles, pueden usar una amplia gama de combustibles, incluidos hidrógeno, metanol, metano y biocombustibles.

¿Para qué se usan las pilas de combustible?

vehículos eléctricos de pila de combustible (FCEV)
  1. la corriente generada por la pila PEMFC se aplica directamente sobre el motor eléctrico del vehículo.
    1. Coches   2. Trenes   3. Barcos   4. Otros
  2. el producto de escape es vapor de agua
dispositivos eléctricos portátiles
  1. grandes ordenadores, grandes cámaras
redes eléctricas auxiliares
  1. en sustitución de los grupos electrógenos diesel

Soluciones en la práctica