Introducció als 5 tipus de piles de combustible

Una pila de combustible de membrana d'intercanvi de protons utilitza una membrana d'intercanvi de protons com a electròlit. En aquest tipus de pila de combustible, el gas hidrogen s'alimenta a través de l'ànode mentre que l'oxigen es subministra al càtode, amb la membrana d'intercanvi de protons actuant com a electròlit entre ells. Durant la reacció electroquímica, l'hidrogen gasós a l'ànode es divideix en protons i electrons. Mentre els protons travessen la membrana d'intercanvi de protons, els electrons circulen per un circuit extern, generant energia elèctrica. Al càtode, l'oxigen es combina amb protons i electrons, produint vapor d'aigua com a subproducte. Els PEMFC ofereixen avantatges com ara una alta densitat de potència, un temps d'arrencada ràpid i una conversió d'alta eficiència, fent-los àmpliament utilitzats en vehicles de transport com ara cotxes i camions lleugers.

Una pila de combustible alcalina utilitza una solució d'hidròxid de potassi com a electròlit. En els AFC, el gas d'hidrogen es descompon en ions d'hidrogen i electrons a l'ànode. Els ions d'hidrogen travessen la solució d'hidròxid de potassi, mentre que els electrons circulen per un circuit extern, generant energia elèctrica. Al càtode, l'oxigen es combina amb els ions d'hidrogen i els electrons, donant lloc a l'aigua com a subproducte. Els AFC presenten una conversió i una durabilitat d'alta eficiència, però a causa de la corrosivitat de la solució d'hidròxid de potassi, troben una aplicació generalitzada en àrees específiques com l'aeroespacial i la defensa.

Una pila de combustible d'àcid fosfòric utilitza àcid fosfòric com a electròlit. En els PAFC, el gas hidrogen es divideix en protons i electrons a l'ànode. Els protons migren a través de l'electròlit de l'àcid fosfòric, mentre que els electrons circulen per un circuit extern, generant energia elèctrica. Al càtode, l'oxigen es combina amb protons i electrons, produint aigua com a subproducte. Els PAFC ofereixen una conversió i estabilitat d'alta eficiència, que s'aplica habitualment en grups electrògens i sistemes de cogeneració.

Una pila de combustible d'òxid sòlid utilitza un material d'òxid sòlid com a electròlit. En un SOFC, el gas hidrogen es descompon en protons i electrons a l'ànode. Els protons migren a través de l'electròlit d'òxid sòlid, mentre que els electrons flueixen per un circuit extern, generant energia elèctrica. Al càtode, l'oxigen s'oxida ja que es combina amb protons i electrons, generant ions d'oxigen. Aquests ions d'oxigen passen a través de l'electròlit d'òxid sòlid fins a l'ànode, on reaccionen amb el gas hidrogen, produint vapor d'aigua com a subproducte. Els SOFC ofereixen avantatges com ara la conversió d'alta eficiència, la flexibilitat del combustible i la llarga vida útil, cosa que els fa servir habitualment en grups electrògens i sistemes de cogeneració.

Una pila de combustible de carbonat fos (MCFC) també és una pila de combustible d'alta temperatura que utilitza carbonat fos com a electròlit. En un MCFC, el gas combustible normalment consisteix en una barreja d'hidrogen i diòxid de carboni. Aquests gasos es descomponen en ions carbonats i electrons a la zona de reacció de l'ànode. Els ions de carbonat poden migrar a través de l'electròlit de carbonat fos a altes temperatures i, a la zona de reacció del càtode, es combinen amb l'oxigen per generar aigua, diòxid de carboni i electrons. Els electrons circulen per un circuit extern, produint energia elèctrica. La temperatura de funcionament dels MCFC generalment oscil·la entre 600 i 700 graus centígrads.