¿Qué tipo de material es el electrodo de la pila de combustible?

Una pila de combustible es un dispositivo de generación de energía que convierte directamente la energía química presente en un combustible y un oxidante en energía eléctrica. El combustible y el aire se introducen en la pila de combustible por separado y la electricidad se produce de forma maravillosa. Parece un electrodo y electrolito positivo y negativo, como una batería, pero de hecho no puede "almacenar electricidad" sino una "planta de energía".

El electrodo de la pila de combustible es un sitio de reacción electroquímica donde se reduce la reacción de oxidación entre el combustible y el oxidante. El rendimiento de la pila de combustible es el rendimiento del catalizador, el material del electrodo y el proceso del electrodo.

Los electrodos de pila de combustible de uso común son:

1.        Pila de combustible de oxihidrógeno:

La pila de combustible de oxihidrógeno generalmente está hecha de platino metálico (Pt) o grafito inerte como material de electrodo, el electrodo negativo se pasa a H2 y el electrodo positivo se introduce en O2.

La respuesta total es: 2H2 + O2 === 2H2O

2 pilas de combustible de metanol:

Una celda de combustible de metanol usa platino como electrodo bipolar y un álcali o ácido como electrolito:

1. Electrolito alcalino (por ejemplo, solución de KOH)

Fórmula de reacción total: 2CH4O + 3O2 + 4KOH === 2K2CO3 + 6H2O

2. Electrolito ácido (solución de H2SO4 como ejemplo)

Reacción total: 2CH4O + 3O2 === 2CO2 + 4H2O

3 pilas de combustible de metano:

La celda de combustible de metano tiene dos polos de placa de níquel porosa, la solución de electrolito es KOH y el CO2 generado también reacciona con KOH para formar K2CO3, por lo que la reacción total es: CH4

+ 2KOH + 2O2 === K2CO3 +

3H2O.

4 batería de aluminio - aire - agua de mar:

El primer nuevo tipo de lámpara de señalización de agua de mar de China que utiliza baterías de aluminio-aire-agua de mar como fuente de energía utiliza agua de mar como electrolito, y el oxígeno en el aire hace que el aluminio se oxide continuamente para generar electricidad. Simplemente coloque la luz en el mar durante unos minutos, hará una luz blanca deslumbrante. El material del electrodo negativo de la fuente de alimentación es: aluminio; el material del electrodo positivo de la fuente de alimentación es: un material inerte eléctricamente conductor, como grafito o malla de platino.

La fórmula de reacción total es: 4Al + 3O2 + 6H2O === 4Al (OH) 3

Los requisitos de electrodos de la pila de combustible no se pueden consumir en el trabajo y se consumen. Tiene que ser bastante activo, es decir, tener un efecto catalítico, reducir las condiciones de reacción, aumentar la velocidad de reacción y llevar a cabo la reacción sin problemas. Por supuesto, el electrodo de grafito es el más barato. Sin embargo, puede ser una reacción que dificulta la realización del grafito, pero se puede realizar sin problemas con otros electrodos (como el platino), que es una de las razones por las que muchas pilas de combustible teóricamente factibles no son realmente fáciles de implementar.

Una pila de combustible es un dispositivo químico que convierte directamente la energía química de un combustible en energía eléctrica, también conocido como generador electroquímico. Es la tecnología de cuarta generación después de la generación de energía hidroeléctrica, térmica y atómica. Dado que la celda de combustible convierte la parte de energía libre de Gibbs de la energía química del combustible en energía eléctrica por reacción electroquímica, no está limitada por el efecto del ciclo de Carnot, por lo que la eficiencia es alta; Además, la pila de combustible utiliza combustible y oxígeno como no mecánicos al mismo tiempo. Partes de transmisión, por lo que no hay material de ruido y se emiten muy pocos gases nocivos; contaminación acústica. Puede verse que las pilas de combustible son la tecnología de generación de energía más prometedora desde la perspectiva de la conservación de energía y la protección ecológica.

Un dispositivo de generación de energía que convierte directamente la energía química de un combustible y un oxidante en energía eléctrica mediante una reacción electroquímica, las celdas de combustible pueden funcionar teóricamente con una eficiencia térmica de casi el 100% y son muy económicas. En la actualidad, varias celdas de combustible en funcionamiento real, debido a varios factores técnicos, consideran el consumo de energía de todo el sistema del dispositivo, y la eficiencia de conversión total está en el rango de 45% a 60%, por ejemplo, la utilización de calor puede ser más del 80%. Además, el dispositivo de pila de combustible contiene pocas o ninguna pieza móvil, es fiable, requiere menos mantenimiento y es más silencioso que los grupos electrógenos convencionales. Además, la reacción electroquímica es limpia, completa y rara vez produce sustancias nocivas. Todo esto hace que las pilas de combustible sean un motor energético muy prometedor. [2]

La pila de combustible es un dispositivo de generación de energía electroquímica. El método electroquímico isotérmico convierte directamente la energía química en energía eléctrica sin pasar por el proceso del motor térmico y no está restringido por el ciclo de Carnot. Por lo tanto, la eficiencia de conversión de energía es alta, y no hay ruido ni contaminación se está convirtiendo en una forma ideal de utilizar la energía. Al mismo tiempo, con la madurez continua de la tecnología de celdas de combustible y la provisión de suficientes fuentes de gas natural en el Proyecto de Gasoducto Oeste-Este, la aplicación comercial de celdas de combustible tiene amplias perspectivas de desarrollo. [3]

La pila de combustible es un dispositivo de conversión de energía. Se basa en el principio electroquímico, es decir, el principio de funcionamiento de la batería primaria. La energía química almacenada en el combustible y el oxidante se convierte isotérmicamente en energía eléctrica y el proceso real es una reacción redox. La pila de combustible se compone principalmente de cuatro partes, a saber, un ánodo, un cátodo, un electrolito y un circuito externo. El gas combustible y el gas oxidante se introducen respectivamente desde el ánodo y el cátodo de la pila de combustible. El gas combustible emite electrones en el ánodo y los electrones se conducen al cátodo a través de un circuito externo y se combinan con el gas oxidante para generar iones. Bajo la acción de un campo eléctrico, los iones migran al ánodo a través del electrolito, reaccionan con el gas combustible, forman un bucle y generan una corriente eléctrica. Al mismo tiempo, la pila de combustible genera una cierta cantidad de calor debido a su propia reacción electroquímica y la resistencia interna de la batería. Los cátodos de la batería, además de conducir electrones, también actúan como catalizador de la reacción redox. Cuando el combustible es un hidrocarburo, se requiere que el ánodo tenga una mayor actividad catalítica. Los ánodos y cátodos suelen ser porosos para facilitar el paso de los gases de reacción y la descarga del producto. El electrolito funciona para transferir iones y separar el gas combustible y el gas oxidante. Para bloquear la mezcla de los dos gases, se provoca el cortocircuito interno de la batería y el electrolito suele ser una estructura densa.

El principio de una pila de combustible es un dispositivo electroquímico que tiene la misma composición que una batería general. La celda unitaria está compuesta por dos electrodos positivos y negativos (el electrodo negativo, es decir, el electrodo de combustible y el electrodo positivo, es decir, el electrodo oxidante) y el electrolito. La diferencia es que el material activo de la batería general se almacena dentro de la batería, lo que limita la capacidad de la batería. Los electrodos positivo y negativo de la pila de combustible no contienen el material activo, sino solo un elemento convertidor catalítico. Por lo tanto, las pilas de combustible son verdaderamente máquinas de conversión de energía que convierten la energía química en energía eléctrica. Cuando la batería está en funcionamiento, el combustible y el oxidante se suministran desde el exterior para reaccionar. En principio, mientras los reactivos se introduzcan continuamente y los productos de reacción se eliminen continuamente, la pila de combustible puede generar electricidad de forma continua. Aquí, una pila de combustible de hidrógeno-oxígeno se toma como ejemplo para ilustrar una pila de combustible.

Principio de reacción de la pila de combustible de hidrógeno-oxígeno esta reacción es el proceso inverso de electrolizar el agua. El electrodo debe ser: negativo: H2 + 2OH- → 2H2O + 2e-

Electrodo positivo: 1 / 2O2 + H2O + 2e- → 2OH-

Reacción de la batería: H2 + 1 / 2O2 == H2O

Además, solo el cuerpo de la pila de combustible todavía no funciona,

La pila de combustible

La pila de combustible

Debe haber un conjunto correspondiente de sistemas auxiliares, incluidos los sistemas de suministro de reactivos, los sistemas de eliminación de calor, los sistemas de drenaje, los sistemas de control de rendimiento eléctrico y los dispositivos de seguridad.

La celda de combustible generalmente se compone de una placa de electrolito que forma un conductor de iones y un electrodo de combustible (ánodo) y un electrodo de aire (cátodo) dispuestos en ambos lados de la misma, y una ruta de flujo de gas en ambos lados, y la ruta de flujo de gas funciona para hacer que el gas combustible y el aire (gas oxidante)) puedan pasar a través de la ruta de flujo.

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