Introducción a 5 tipos de pilas de combustible

Una pila de combustible de membrana de intercambio de protones utiliza una membrana de intercambio de protones como electrolito. En este tipo de pila de combustible, el gas hidrógeno se alimenta a través del ánodo mientras que el gas oxígeno se suministra al cátodo, con la membrana de intercambio de protones actuando como electrolito entre ellos. Durante la reacción electroquímica, el gas hidrógeno en el ánodo se divide en protones y electrones. Mientras los protones atraviesan la membrana de intercambio de protones, los electrones fluyen a través de un circuito externo generando energía eléctrica. En el cátodo, el oxígeno se combina con protones y electrones, produciendo vapor de agua como subproducto. Los PEMFC ofrecen ventajas como una alta densidad de potencia, un tiempo de arranque rápido y una conversión de alta eficiencia, lo que los hace ampliamente utilizados en vehículos de transporte como automóviles y camiones ligeros.

Una pila de combustible alcalina emplea una solución de hidróxido de potasio como electrolito. En los AFC, el gas hidrógeno se descompone en iones de hidrógeno y electrones en el ánodo. Los iones de hidrógeno atraviesan la solución de hidróxido de potasio, mientras que los electrones fluyen a través de un circuito externo, generando energía eléctrica. En el cátodo, el oxígeno se combina con iones de hidrógeno y electrones, lo que da como resultado agua como subproducto. Los AFC exhiben una conversión y durabilidad de alta eficiencia, pero debido a la corrosividad de la solución de hidróxido de potasio, encuentran una aplicación generalizada en áreas específicas como la aeroespacial y la defensa.

Una pila de combustible de ácido fosfórico emplea ácido fosfórico como electrolito. En los PAFC, el gas hidrógeno se divide en protones y electrones en el ánodo. Los protones migran a través del electrolito de ácido fosfórico, mientras que los electrones fluyen a través de un circuito externo, generando energía eléctrica. En el cátodo, el oxígeno se combina con protones y electrones, produciendo agua como subproducto. Los PAFC ofrecen estabilidad y conversión de alta eficiencia, comúnmente aplicadas en grupos electrógenos y sistemas de cogeneración.

Una pila de combustible de óxido sólido utiliza un material de óxido sólido como electrolito. En una SOFC, el gas hidrógeno se descompone en protones y electrones en el ánodo. Los protones migran a través del electrolito de óxido sólido, mientras que los electrones fluyen a través de un circuito externo, generando energía eléctrica. En el cátodo, el oxígeno se oxida al combinarse con protones y electrones, generando iones de oxígeno. Estos iones de oxígeno pasan a través del electrolito de óxido sólido de regreso al ánodo, donde reaccionan con el gas hidrógeno, produciendo vapor de agua como subproducto. Las SOFC ofrecen ventajas como una conversión de alta eficiencia, flexibilidad de combustible y una larga vida útil, lo que las hace comúnmente utilizadas en grupos electrógenos y sistemas de cogeneración.

Una pila de combustible de carbonato fundido (MCFC) también es una pila de combustible de alta temperatura que emplea carbonato fundido como electrolito. En un MCFC, el gas combustible normalmente consiste en una mezcla de hidrógeno y dióxido de carbono. Estos gases se descomponen en iones carbonato y electrones en la zona de reacción del ánodo. Los iones de carbonato pueden migrar a través del electrolito de carbonato fundido a altas temperaturas y, en la zona de reacción catódica, combinarse con oxígeno para generar agua, dióxido de carbono y electrones. Los electrones fluyen a través de un circuito externo, produciendo energía eléctrica. La temperatura de funcionamiento de los MCFC generalmente oscila entre 600 y 700 grados Celsius.