El principio de una pila de combustible de hidrógeno es utilizar hidrógeno y oxígeno para sufrir una reacción de oxidación-reducción en electrodos para generar energía eléctrica.
Las pilas de combustible de hidrógeno son dispositivos de generación de energía que utilizan hidrógeno como combustible y convierten directamente la energía química del combustible en energía eléctrica mediante reacciones electroquímicas. El principio de funcionamiento básico de una pila de combustible de hidrógeno es la reacción inversa de la electrólisis del agua, suministrando hidrógeno y oxígeno al ánodo y al cátodo respectivamente. Después de que el hidrógeno se difunde hacia el exterior a través del ánodo y reacciona con el electrolito, los electrones se liberan y llegan al cátodo. una carga externa. El hidrógeno se descompone en electrones e iones de hidrógeno (protones) mediante un catalizador (platino) en el electrodo positivo de la pila de combustible.
Los protones pasan a través de la membrana de intercambio de protones hasta el electrodo negativo y reaccionan con el oxígeno para convertirse en agua y calor. Los electrones correspondientes fluyen desde el electrodo positivo al electrodo negativo a través del circuito externo para generar energía eléctrica. Los electrodos de las pilas de combustible de hidrógeno suelen estar fabricados de metales preciosos como platino, paladio y rodio. Un catalizador de metal precioso colocado en el ánodo promueve la reacción de oxidación del hidrógeno, que produce electrones. Un catalizador de metal precioso situado en el cátodo favorece la reacción de reducción del oxígeno, que acepta electrones y forma agua.
Campos de aplicación de las pilas de combustible de hidrógeno
En la década de 1960, las pilas de combustible de hidrógeno se utilizaron con éxito en el campo aeroespacial. La nave espacial "Apolo", que viajaba entre el espacio y la Tierra, estaba equipada con este dispositivo de pequeño tamaño y gran capacidad. Después de entrar en la década de 1970, mientras la gente seguía dominando una variedad de tecnologías avanzadas de producción de hidrógeno, las pilas de combustible de hidrógeno pronto se utilizaron en la generación de energía y en los automóviles.
Las centrales eléctricas de gran escala, ya sean hidroeléctricas, térmicas o nucleares, envían la electricidad que generan a la red, que luego la entrega a los usuarios. Sin embargo, debido a las diferentes cargas de cada usuario de electricidad, la red eléctrica a veces tiene picos y otras veces valles, lo que puede provocar cortes de energía o inestabilidad de voltaje.
Además, alrededor del 70% de la energía de combustión de las centrales térmicas tradicionales se consume en enormes equipos como calderas y turbogeneradores. Durante la combustión se consume una gran cantidad de energía y una gran cantidad de sustancias nocivas. Se emiten sustancias. El uso de pilas de combustible de hidrógeno para generar electricidad convierte directamente la energía química del combustible en energía eléctrica sin necesidad de combustión. La tasa de conversión de energía puede alcanzar 60-80, con menos contaminación y bajo nivel de ruido. El dispositivo puede ser grande o pequeño. , y es muy flexible.