Pile de combustie de temperaturi scăzute

PILA DE COMBUSTIE

Pila de combustie este o celulă galvanică în care energia liberă a unei reacţii chimice este transformată în energie electrică. În cazul unei pile de combustie clasice, care funcţionează cu hidrogen şi oxigen, reacţia care are loc este:

H2 + 1/2O2 → H2O

Toate pilele de combustie conţin doi electrozi separaţi de un electrolit şi care sunt conectaţi într-un circuit extern. Anodul este alimentat cu combustibili gazoşi, aici având loc oxidarea lor directă iar catodul este alimentat cu un oxidant (de exemplu oxigenul din aer). Electrozii trebuie să fie permeabili, aşadar au o structură poroasă. Electrolitul trebuie să aibă o permeabilitate cât mai scăzută.

PILA DE COMBUSTIE

Pentru a asigura desfăşurarea acestui proces, este indispensabilă realizarea unui element conţinând un anod, un catod şi un electrolit care poate fi alimentat direct cu un combustibil, şi cu aer (fig. 2.1).

Oxigenul necesar arderii combustibilului este ionizat la catod; ionii migrează apoi în electrolit pentru a ajunge la anod unde se produce oxidarea combustibilului.

CLASIFICAREA PILELOR DE COMBUSTIE

Cel mai uzual mod de a clasifica pilele este acela care ţine seama de temperatura de funcţionare(care este determinata de tipul electrolitului), astfel:

pile de temperatură joasă (reci) care funcţionează între 20 - 80 °C;

pile de temperatură medie (calde) care funcţioneaza între 200 – 300 °C;

pile de temperatură înaltă (fierbinţi) care funcţionează între 400 - 800 °C şi în jur de 1000°C.

Din cadrul acestor pile fac parte:

Pile cu electrolit alcalin - AFC ( Alkaline Fuel Cells )

Pile cu electrolit de tip polimeri solizi - PEMFC ( Polymer Electrolyte Membrane Fuel Cells )

Pile cu electrolit de metanol - DMFC ( Direct Methanol Fuel Cell )

Pile cu electrolit acid fosforic – PAFC ( Phosphoric Acid Fuel Cell )

PILE CU ELECTROLIT ALCALIN - AFC ( Alkaline Fuel Cells )

AFC foloseşte drept electrolit o soluţie apoasă de hidroxid de potasiu alcalin imersat într-o matrice. Acest lucru reprezintă un avantaj deoarece reacţia la catod este mai rapidă în electrolitul alcalin ceea ce înseamnă o mai mare performanţă.

Aceste celule pot atinge un randament de aproximativ 70%. Temperatura de funcţionare este de aproximativ 150-200 de grade Celsius.

Până de curând erau considerate mult prea costisitoare din punct de vedere economic pentru a putea fi folosite în aplicaţii comerciale, dar câteva companii studiază metodele prin care costurile pot fi drastic reduse iar flexibilitatea în exploatare crescută