Introducció a l'energia de l'hidrogen i a les piles de combustible

Les piles de combustible es poden dividir enmembrana d'intercanvi de protonspiles de combustible (PEMFC) i piles de combustible de metanol directe segons les propietats de l'electròlit i el combustible utilitzat

(DMFC), pila de combustible d'àcid fosfòric (PAFC), pila de combustible de carbonat fos (MCFC), pila de combustible d'òxid sòlid (SOFC), pila de combustible alcalina (AFC), etc. Per exemple, les piles de combustible de membrana d'intercanvi de protons (PEMFC) es basen principalment activatmembrana d'intercanvi de protonstransferència de medi de protons, les piles de combustible alcalines (AFC) utilitzen electròlits alcalins a base d'aigua com la solució d'hidròxid de potassi com a mitjà de transferència de protons, etc. A més, segons la temperatura de treball, les piles de combustible es poden dividir en piles de combustible d'alta temperatura i de baixa temperatura les piles de combustible, la primera inclou principalment piles de combustible d'òxid sòlid (SOFC) i piles de combustible de carbonat fos (MCFC), les segones inclouen piles de combustible de membrana d'intercanvi de protons (PEMFC), piles de combustible de metanol directe (DMFC), piles de combustible alcalines (AFC), piles de combustible d'àcid fosfòric (PAFC), etc.

Membrana d'intercanvi de protonsles piles de combustible (PEMFC) utilitzen membranes de polímer àcid a base d'aigua com a electròlits. Les cèl·lules PEMFC han de funcionar sota gas d'hidrogen pur a causa de les seves baixes temperatures de funcionament (per sota dels 100 ° C) i l'ús d'elèctrodes de metall noble (elèctrodes basats en platí). En comparació amb altres piles de combustible, PEMFC té els avantatges de baixa temperatura de funcionament, velocitat d'arrencada ràpida, alta densitat de potència, electròlit no corrosiu i llarga vida útil. Així, s'ha convertit en la tecnologia dominant actualment aplicada als vehicles de pila de combustible, però també parcialment aplicada a dispositius portàtils i estacionaris. Segons E4 Tech, s'espera que els enviaments de piles de combustible de PEMFC arribin a les 44.100 unitats el 2019, que representen el 62% de la quota global; La capacitat instal·lada estimada arriba als 934,2 MW, que representa el 83% de la proporció global.

Les piles de combustible utilitzen reaccions electroquímiques per convertir l'energia química del combustible (hidrogen) a l'ànode i l'oxidant (oxigen) al càtode en electricitat per conduir tot el vehicle. Concretament, els components bàsics de les piles de combustible inclouen el sistema del motor, la font d'alimentació auxiliar i el motor; Entre ells, el sistema del motor inclou principalment el motor compost per reactor elèctric, sistema d'emmagatzematge d'hidrogen del vehicle, sistema de refrigeració i convertidor de tensió DCDC. El reactor és el component més crític. És el lloc on reaccionen l'hidrogen i l'oxigen. Es compon de múltiples cel·les individuals apilades juntes i els materials principals inclouen placa bipolar, elèctrode de membrana, placa final, etc.