Celdas de Combustibles PEM
10
Click here to load reader
-
Upload
heber-andrada -
Category
Documents
-
view
67 -
download
3
Transcript of Celdas de Combustibles PEM
Catalisis en Celdas de combustible
de baja temperatura
RESUMEN
Se detallan los Nuevos materiales y diseños para el cátodo (reducción de oxigeno).
Heber Andrada
Dispositivo que realiza una conversión directa de energía química en eléctrica
a través de una reacción electroquímica.
¿Qué es una celda de combustible?
combustible oxidante
PEM
Componentes de una celda de combustible PEM
Están compuestas por 5 partes:
Placas bipolares (flow plate)
A través de los cuales entran los gases en la pila.
Capa difusora de gas
Asegura que todo el combustible sea llevado al catalizador a la velocidad adecuada y sin
impedimentos.
Electrocatalizador
Facilita las reacciones de oxidación de hidrogeno y reducción de oxigeno a agua.
Membrana de intercambio protonico PEM ( proton exchange membrane)
Permite el paso de Protones e impide el de los electrones, separa los gases presentes en ambos
electrodos.
Placas terminales
Se sitúan en los extremos de las pilas con la función de terminales eléctricos, contribuyen a un
empaquetado mas compacto.
MEA (membrane electrode assembly) o ensamble electrodo-membrana.
Es el conjunto prensado de todos los elementos que forman una mono celda.
soporte de carbon (material poroso delgado) + capa difusora + catalizador = electrodo.
La membrana queda rodeada entre los 2 electrodos ( cátodo y ánodo).
Distintas perdidas de eficiencia eléctrica
El catalizador mas utilizado para ambos electrodos es el Pt, ya sea puro o en forma
de aleaciones.
La aleación de Pt-Ru es actualmente la mejor solución para superar los problemas
de envenenamiento por CO en el ánodo.
¿Como funciona un electrocatalizador?
Potencial de celda vs actividad especifica
de las distintas aleaciones
Potencial de celda vs densidad de corriente
Helox (21% oxigeno en helio)
Aleaciones de Pt con Fe, Mn, Ni, Cr, Zr y Ti
Se observa un aumento de 25mV con respecto
a Pt puro.
Potencial de celda vs tiempo de vida
El sistema mas estable de comercialización en PAFC (phosporic acid fuel cell) es la
aleación Pt-Cr soportada sobre carbono negro grafitado.
Cuando se usa oxigeno puro se observan ganancias de hasta 25mA con la aleación
Pt-Cr, pero cuando se utiliza aire no se observan casi cambios comparado con Pt puro.
Densidad de corriente (CINETICA) vs EPSA (electrode Pt surface area)
Conclusiones
El aumentar la temperatura mejoraría
Tolerancia a CO.
Mejor manejo del calor y de agua.
Aumento de la cinética de reacción.
En el campo de los electrocatalizadores existen 2 problemas claves
Envenenamiento por CO.
Alto costo del Pt.
Posibles soluciones
Substituir el platino por otro tipo de materiales o buscar aleaciones
que mejoren su rendimiento.
Diseñar membranas que puedan retener mejor el agua para la
conductividad protónica.
