Membranas de intercambio de protones para pilas de combustible

1.1 una visión general de la

El problema de la escasez de energía es cada vez más grave en todo el mundo.Porque el combustible fósil tradicional no es renovable, y el uso del proceso provocó una grave contaminación ambiental.Sin embargo, la mayor parte de la conversión de energía se logra mediante el proceso de motor térmico, que es ineficiente.En los últimos 30 años, los combustibles fósiles han disminuido y la demanda de energía limpia ha aumentado.Es una tarea seria a la que se enfrenta el ser humano en el siglo XXI la búsqueda de energías renovables respetuosas con el medio ambiente.Por lo tanto, en vista de los problemas antes mencionados causados ​​por la energía tradicional, la investigación para mejorar la eficiencia de conversión de energía y buscar nuevas energías limpias ha sido cada vez más extensa.

La pila de combustible es un nuevo tipo de tecnología energética que convierte directamente la energía química del combustible en electricidad a través de una reacción electroquímica.Además, no está restringido por condiciones geográficas y geográficas.En los últimos años, las pilas de combustible se han desarrollado rápidamente y se han aplicado en diferentes campos.

1.2 Pilas de combustible

Las celdas de combustible no están restringidas por el ciclo de Carnot y tienen una alta tasa de conversión de energía teórica (80% de eficiencia por debajo de 200°C). En la práctica, la eficiencia es de dos a tres veces mayor que la de los motores de combustión interna ordinarios. El combustible utilizado es hidrógeno, metanol, hidrocarburos y otras sustancias ricas en hidrógeno, que es amigable con el medio ambiente.Por lo tanto, las pilas de combustible tienen amplias perspectivas de aplicación.En concreto, se introducen los siguientes tres aspectos de la composición, clasificación y características de las pilas de combustible:

1.2.1 Composición de las pilas de combustible

La celda de combustible es esencialmente un dispositivo inverso para la electrólisis del agua.En una celda de combustible, el hidrógeno y el oxígeno reaccionan químicamente para formar agua y liberar electricidad.La estructura básica de la pila de combustible se compone de ánodo, cátodo y electrolito.Por lo general, el ánodo y el cátodo contienen una cierta cantidad de catalizador para acelerar la reacción electroquímica en el electrodo.Entre los dos polos se encuentran los electrolitos, que se pueden dividir en cinco tipos: básicos, fosfatados, de óxido sólido, de carbonato fundido y de membrana de intercambio de protones.Tome una celda de combustible de H/O como ejemplo (Figura 1-1): el H ingresa a la parte del ánodo de la celda de combustible y la capa de platino en el ánodo convierte el hidrógeno en protones y electrones.El electrolito intermedio solo permite que los protones pasen a la parte del cátodo de la celda de combustible.Los electrones fluyen a través del circuito exterior hacia el cátodo para formar una corriente.El oxígeno entra en el cátodo de la celda de combustible y se combina con protones y electrones para formar agua.