Cuadro comparativo de capas de difusión de gas
Las capas de difusión de gas (GDL) son uno de los componentes de diferentes tipos de pilas de combustible, incluidas, entre otras, las pilas de combustible de membrana de intercambio de protones y de metanol directo. Las capas de difusión de gases sirven para proporcionar conductividad en la celda y controlar el contacto entre los gases reactivos y el catalizador…
¿Cuál es la diferencia entre las capas de difusión de gas de papel carbón y tela de carbón?
Capas de difusión de gas de papel carbón Las capas de difusión de gas de papel carbón (GDL) (por ejemplo, Sigracet, Freudenberg, Toray, etc.) tienden a ser más delgadas y quebradizas que las capas de difusión de gas de tela de carbón (por ejemplo, ELAT™, AvCarb, tela de carbón CT con MPL, etc.) .). Cada variación tiene diferente transporte de masa, porosidad, hidrofobicidad y conductividad, entre otras cosas. Cada fabricante publica su propia hoja de datos técnicos, por lo que intentar analizar toda la información y encontrar cualidades similares puede llevar bastante tiempo y ser difícil. Hemos desglosado la información en un formato fácilmente digerible…
¿Qué más necesito para mi pila de combustible?
Entonces, compró una celda de combustible y está listo para comenzar a usarla. ¿O eres tu? ¿Planeó alguno de los componentes auxiliares que podría necesitar? Dependiendo de a quién le compre la celda de combustible y qué modelo sea, determinará qué componentes vienen con la celda de combustible y qué necesitará comprar. En general, un sistema de pila de combustible necesita varias cosas para funcionar en cualquier sistema: Almacenamiento de hidrógeno (que también puede incluir la producción de hidrógeno) Sistema de pila de combustible Acondicionamiento de energía Almacenamiento de hidrógeno Incluso si genera hidrógeno en el sitio, necesitará…
Elegir una capa de difusión de gas para un electrolizador
Ya hemos hablado de la selección de la capa de difusión de gas (GDL) para una pila de combustible; Hoy cubriremos algunas consideraciones de GDL para electrolizadores…
¿Cuál es el propósito de una capa de difusión de gas (GDL)?
La capa de difusión de gas (GDL) desempeña varias funciones críticas en una aplicación típica de pila de combustible y, a menudo, se integra como parte del conjunto de electrodos de membrana (MEA). Las aplicaciones típicas que utilizan GDL consisten en pilas de combustible de membrana de electrolito polimérico (PEMFC) y pilas de combustible de metanol directo (DMFC). Cuando un GDL está recubierto con un catalizador, se lo denomina electrodo de difusión de gas (GDE), que a veces se vende o instala por separado de la membrana o MEA. Sin embargo, actuar como electrodo es la parte fácil del GDL/GDE. ¿En qué consiste una capa de difusión de gas (GDL)?…
Procedimientos de activación del conjunto de electrodos de membrana (MEA)
¿Por qué es necesario un procedimiento de activación o rodaje para un conjunto de electrodo de membrana (MEA)? Una razón importante para realizar un procedimiento de activación o rodaje es humedecer adecuadamente la porción de membrana del MEA que se secó durante la etapa de prensado en caliente de la producción del conjunto de electrodo de membrana (MEA). Los MEA no funcionarán bien si no están completamente humidificados (consulte el artículo: ¿Por qué es importante el control de la humedad en una pila de combustible?). ¿Cómo humedezco un conjunto de electrodos de membrana (MEA)? Puede rehumedecer el MEA sumergiéndolo en agua desionizada…
Humedad y humedad en una pila de combustible PEM
Para que una pila de combustible funcione correctamente, las membranas de intercambio de protones deben permanecer hidratadas. Si no se humedecen completamente la conductividad disminuye y por tanto se consume más energía durante el fenómeno de transporte de protones. Si se seca demasiado, la membrana esencialmente deja de funcionar como transportador de protones. Dado que una pila de combustible de hidrógeno consume hidrógeno y oxígeno para generar electricidad y agua, parecería que debería haber mucha agua a su alrededor. Esto crea un problema con la posibilidad de inundar la capa de catalizador si el exceso de agua no se elimina mediante un flujo de gas para impulsar el agua…
Consideraciones sobre el monitoreo del voltaje de la celda de combustible
Saber lo que sucede dentro de una celda de combustible es una función crítica, especialmente porque las celdas de combustible continúan desarrollándose. Un aspecto importante de esto es medir el voltaje de cada celda en una pila. Aunque esto puede parecer trivial, puede ser más complejo y costoso de lo que parece a primera vista debido a los altos voltajes, el alto número de canales, los tipos de comunicación, etc. Hay algunos productos disponibles comercialmente que están diseñados específicamente para el monitoreo del voltaje de las celdas de combustible. Puede encontrar los monitores de voltaje de celda (CVM) y otros dispositivos electrónicos de medición actualmente disponibles…
Potencial eléctrico en procesos de intercambio iónico
Los procesos de intercambio iónico convencionales utilizan reactivos químicos en solución para el proceso de intercambio iónico. Sin embargo, los procesos de intercambio iónico no sólo se impulsan químicamente, sino también eléctricamente. Un ejemplo de un proceso de intercambio iónico impulsado eléctricamente es la electrodiálisis (también conocida como electrodosionización), donde las especies ionizables se eliminan de los líquidos utilizando medios eléctricamente activos y el potencial eléctrico como fuerza impulsora para el transporte de iones. La electrodesionización también se puede utilizar para el tratamiento de agua, la separación de electrolitos de los no electrolitos, la concentración o el agotamiento de….
Ayudante de diseño de electrolizadores
Los electrolizadores PEM convierten el agua y la energía en hidrógeno y oxígeno. En este artículo, nos centraremos en los principios detrás de un electrolizador. Todo lo que aparece a continuación se refiere principalmente a los electrolizadores PEM, pero gran parte también se puede aplicar a otros tipos de electrolizadores. La hoja de cálculo vinculada al final de este artículo lo ayudará a determinar el voltaje de la celda, la eficiencia y la tasa de salida de hidrógeno y oxígeno de su electrolizador…
Cinética de materiales de intercambio iónico pt. 2
Como vimos en la publicación anterior del blog, el proceso de intercambio iónico está influenciado por una gran cantidad de factores. El principal modo de transporte de iones es la difusión, que es el proceso de movimiento de átomos, iones, moléculas o energía desde una región de alta concentración a una región de baja concentración…
Cinética de materiales de intercambio iónico
La tasa de intercambio iónico depende de las velocidades de las reacciones químicas (iónicas) en el material de intercambio iónico (membranas, dispersiones, perlas, gránulos, etc.), pero a menudo está limitada por los procesos de difusión. El proceso de intercambio iónico puede controlarse principalmente por difusión, que depende de las capas del material, la estructura, el espesor y la velocidad de contacto del reactivo en la superficie del material. Esta publicación de blog presenta los factores a considerar al pensar en la cinética de las reacciones de intercambio iónico. Mecanismo de los procesos de intercambio iónico Un sistema común de intercambio iónico es un…
La interacción de sustancias orgánicas y bioquímicas en materiales de intercambio iónico.
Los materiales de intercambio iónico se utilizan para purificar, separar y extraer muchos tipos diferentes de moléculas, incluidas moléculas orgánicas y bioquímicas. Cuando los materiales de intercambio iónico involucran estos tipos de iones, puede haber complejidades adicionales involucradas con la interacción. Algunos de los fenómenos que pueden ocurrir son…
Determinar el número de celdas para sus celdas de combustible de hidrógeno/aire
Gracias a nuestra práctica Hoja Calculadora de Hidrógeno-Aire, puede tomar la curva IV de cualquier conjunto de electrodo de membrana (MEA), asignar un área activa, densidad de corriente y potencia de salida deseada y la calculadora determinará la cantidad de MEA necesarios junto con el voltaje. y corriente de la pila de combustible que funciona en ese punto.
Cuadro comparativo de membranas
Las membranas son esenciales para el funcionamiento de las pilas de combustible PEM. La membrana de intercambio de protones transporta los iones de hidrógeno del ánodo al cátodo sin pasar los electrones que se eliminaron de los átomos de hidrógeno.
¡La tienda de pilas de combustible tiene la mayor selección de membranas del mundo! Le ayudamos a comparar todas las membranas que ofrecemos en un archivo simple para que pueda elegir la membrana perfecta para su proyecto. Con nuestra tabla de…
Cuadro comparativo de capas de difusión de gas - 2021
Las capas de difusión de gas (GDL) son uno de los componentes de diferentes tipos de pilas de combustible, incluidas, entre otras, las pilas de combustible de membrana de intercambio de protones y de metanol directo. Las capas de difusión de gases sirven para proporcionar conductividad en la celda y controlar el contacto entre los gases reactivos y el catalizador. Esta capa también ayuda a gestionar el transporte de agua fuera de la membrana. Otra función esencial de un GDL es proporcionar una conexión entre el conjunto de electrodos de membrana y las placas de…
¿Cómo funciona el intercambio iónico?
En la naturaleza, la mayoría de los gases, líquidos y sólidos no tienen carga (en forma neutra). El intercambio iónico, donde los iones libres se intercambian por iones diferentes, ocurre cuando hay una estructura de red abierta para transportar los iones a través de ella. Hay muchos medios naturales y artificiales que son intercambiadores de iones, incluidos sólidos, líquidos y gases. El medio necesita estar en contacto con el intercambiador de iones y estas dos entidades intercambian algunos de sus iones por iones con carga similar. El medio suele ser un intercambiador de iones sólido en contacto con una solución acuosa o un gas. Si recuerdas de la química, hay…
Introducción a las membranas de intercambio catiónico
Las membranas de intercambio catiónico (CEM) se denominan frecuentemente membranas de intercambio de protones (PEM) porque a menudo se utilizan en reacciones químicas que generan protones. Los CEM se utilizan en diversas aplicaciones, desde membranas de intercambio de protones y pilas de combustible microbianas hasta la producción de cloro y soda cáustica. La membrana de intercambio catiónico (CEM) contiene grupos funcionales cargados negativamente (PO3-, COO– y C6H4O–) en la columna vertebral de la membrana, lo que permite el paso de los cationes. Hay muchos tipos de CEM que se han utilizado en la literatura, incluidos Nafion©, Fumatech, Aquiv..
Propiedades y caracterización de membranas para electrolizadores de CO2 de espacio cero
Los electrolizadores de espacio cero son similares en diseño a las pilas de combustible porque el corazón del electrolizador consta de dos electrodos presionados contra una membrana. Estos electrolizadores se denominan «espacio cero» porque no hay espacio entre los cátodos, los ánodos y el electrolito. Este diseño reduce la distancia para el transporte de iones porque las capas están presionadas o unidas entre sí. Los electrolizadores de CO2 de espacio cero pueden alcanzar altas densidades de corriente (≥100 mA/cm2) suministrando CO2 gaseoso al cátodo. La eficiencia de estos electrolizadores depende de los catalizadores utilizados, las condiciones de operación, etc.
Captura y conversión de dióxido de carbono
Introducción a la captura y conversión de CO2 Los dispositivos electroquímicos que convierten el CO2 en combustibles y compuestos valiosos han sido objeto de extensas investigaciones durante más de una década. La investigación en esta área ha sido impulsada por el deseo de reducir la dependencia de los combustibles fósiles y reducir las emisiones de efecto invernadero. Como probablemente sepa, la mayor parte de la energía mundial utilizada para el transporte, la industria y los usos residenciales se obtiene del carbón, el petróleo y el gas natural. Un aumento de las emisiones de CO2 Como todos sabemos, el consumo de combustibles fósiles ha provocado un aumento de las emisiones de C…
Modelo transitorio compacto para membranas Nafion
Se desarrolló un modelo numérico para predecir la concentración de agua, la temperatura, el potencial y la presión a través de una membrana de Nafion utilizada en pilas de combustible basadas en membranas de intercambio de protones (PEM). … El modelo numérico consiste en calcular simultáneamente el flujo difusivo de agua e hidrógeno, el potencial de protones y la presión y temperatura en cada nodo…
Introducción a las membranas de intercambio iónico y la división de sales
Las membranas de intercambio iónico (IEM) tienen muchas aplicaciones más allá de las pilas de combustible: también se pueden utilizar para sintetizar todo tipo de compuestos que se utilizan en diversas industrias. Los IEM más populares consisten en resinas poliméricas con grupos funcionales cargados en función de su selectividad iónica, se denominan intercambio aniónico (AEM) y…
Membranas de intercambio aniónico (AEM)
Las membranas de intercambio aniónico (AEMS) han sido un área activa de investigación durante más de una década. AEMS se puede utilizar para pilas de combustible, baterías de flujo redox, electrolizadores e incluso membranas de desalinización de agua. La capa de electrolito es el “corazón” de las celdas electroquímicas como las celdas de combustible, las baterías y porque transporta iones desde…
Introducción a las pilas de combustible alcalinas
Las pilas de combustible alcalinas (AFC) fueron uno de los primeros tipos de pilas de combustible ampliamente investigadas y fueron utilizadas por la NASA para las misiones Gemini, Apollo y el transbordador espacial. La primera pila de combustible de electrolito alcalino fue construida por Francis Thomas Bacon (1904-1992) en 1939. Usó hidróxido de potasio para el electrolito y…
Calculadora para preparar una mezcla de metanol y agua para DMFC
Las pilas de combustible de metanol directo (DMFC) utilizan una mezcla de metanol y agua desionizada (o agua destilada) como combustible para el lado del ánodo. El rango más común para la molaridad del metanol es de 0 a 1 molar y ocasionalmente de 0 a 2 molares (este último para usuarios avanzados que utilizan MEA o CCM personalizados). Nuestros MEA o CCM que se fabrican para DMFC…
El uso del hidrógeno como sistema de almacenamiento de energía
Muchos países de todo el mundo han estado trabajando diligentemente para implementar plantas de energía renovable durante más de una década. Según la Agencia Internacional de Energía (AIE), las energías renovables en forma de energía hidráulica, bioenergía, eólica y solar representarán el 18% de la energía primaria en 2035. Desde 2013, se añadió más capacidad a la red eléctrica…
Resumen de energías renovables: biomasa
Esta es la quinta y última parte de una serie de SaveOnEnergy que analiza los entresijos de las diferentes formas de energía renovable. En esta serie, cubrimos una variedad de fuentes de energía renovables. Algunas, como la energía geotérmica, se han utilizado habitualmente durante décadas. Otros, incluida la energía solar, han ganado popularidad recientemente debido a…
Resumen de energías renovables: energía geotérmica
Esta es la cuarta parte de una serie de SaveOnEnergy que analiza los entresijos de las diferentes formas de energía renovable. El viento, el sol y el agua son fuerzas de la naturaleza que pueden proporcionar energía renovable, pero ¿sabías que también podemos extraer energía de la propia tierra? A esto lo llamamos energía geotérmica, una fuente de energía recolectada de…
Resumen de energías renovables: energía hidroeléctrica
Esta es la tercera parte de una serie de SaveOnEnergy que analiza los entresijos de las diferentes formas de energía renovable. Al igual que en la historia de la energía eólica, la gente ha estado aprovechando el poder del agua durante siglos, una forma de energía que ahora se conoce como energía hidroeléctrica. De hecho, hasta 2019, la energía hidroeléctrica era la mayor fuente de energía renovable total en Estados Unidos…
Resumen de energías renovables: energía eólica
Esta es la segunda parte de una serie de SaveOnEnergy que analiza los entresijos de las diferentes formas de energía renovable. Aprovechar el poder del viento no es una idea nueva. De hecho, los seres humanos hemos estado utilizando la energía eólica durante cientos de años. Desde llenar las velas de enormes barcos hasta los clásicos molinos de viento que accionan molinos de granos, la energía eólica ha…
Resumen de energías renovables: energía solar
Esta es la primera parte de una nueva serie de SaveOnEnergy que analiza los entresijos de las diferentes formas de energía renovable. La energía solar ha ganado popularidad en todo el país, desde enormes granjas solares hasta paneles individuales que alimentan viviendas residenciales. Esto es especialmente cierto en Texas, que ocupa el quinto lugar…
Estándares y requisitos para sistemas solares
Si está considerando instalar un sistema solar (por usted mismo o por una empresa de energía solar), existen varios códigos y regulaciones que deben cumplir. Estos incluyen el Código Eléctrico Nacional (NEC), permisos locales, códigos de construcción, códigos contra incendios y sistemas de puesta a tierra. Además, cada componente de un…
Por qué las pilas de combustible lideran el camino hacia la sostenibilidad a largo plazo de los vehículos
Las pilas de combustible llevan varias décadas en desarrollo. Desde que me interesé por primera vez en las pilas de combustible en la década de 1990, he visto oleadas de entusiasmo e inversión seguidas de períodos de escepticismo y desilusión. Sólo unas pocas empresas han permanecido en el juego, siendo Ballard en Canadá y los grandes fabricantes de automóviles como Toyota una parte crítica y esencial para…
Una revisión del modelado matemático de celdas de combustible de membrana de intercambio de protones y de metanol directo
Se ha puesto mucho énfasis en el desarrollo de fuentes de energía duraderas, eficientes y portátiles para seguir mejorando la tecnología en dispositivos electrónicos comerciales, equipos de diagnóstico médico, comunicaciones móviles y aplicaciones militares. Todos estos sistemas requieren…
¿Qué tiene de bueno el hidrógeno?
Muchos fabricantes de automóviles han elegido la tecnología de pilas de combustible como solución a largo plazo para reemplazar los motores de combustión cuando el petróleo deja de fluir, pero no se espera que eso suceda hasta dentro de al menos otros 15 años (incluso si seguimos usándola al ritmo actual). Entonces ¿por qué estamos…?
Construyendo un diseño Micro DMFC
Esta publicación de blog incluye una introducción rápida a la celda de combustible, una lista de piezas y un diseño para una celda de combustible de 1 cm x 1 cm (área activa). Este resumen fue elaborado principalmente para estudiantes interesados en la investigación de pilas de combustible. La Figura 1 presenta un resumen de las dimensiones y características básicas de la mayoría de las pilas de pilas de combustible MEM en…
Aplicaciones de energía de celdas de combustible estacionarias
Las pilas de combustible se pueden utilizar para energía primaria, energía de respaldo o calor y energía combinados (CHP) para aplicaciones estacionarias. Las pilas de combustible estacionarias pueden dimensionarse para alimentar cualquier cosa, desde una casa unifamiliar hasta un gran centro de negocios, lo que significa que tienen sentido para una amplia gama de mercados, incluidos el comercio minorista, los centros de datos, el residencial, las telecomunicaciones y…
Autobuses, vehículos utilitarios y scooters de pila de combustible
Las pilas de combustible se pueden utilizar para alimentar motores eléctricos de autobuses, vehículos utilitarios y scooters eléctricos. La gran mayoría de estas pilas de combustible utilizan oxígeno del aire e hidrógeno comprimido; por lo tanto, estos vehículos sólo emiten agua y calor como subproductos. La razón principal para desarrollar la tecnología de pilas de combustible para…
Carreras de ciencias e ingeniería y experimentos de ciencias básicas para niños
Me estaban cortando el pelo la semana pasada y mi peluquera me dijo que a sus hijas les interesa la ciencia. Luego me preguntó: «¿Qué debería decirles sobre las carreras basadas en la ciencia?» “¿Realmente no sé qué hacen los científicos y los ingenieros?” Aunque pude ver el punto de vista de mi peluquero, realmente no sabía mucho sobre ingeniería o…
Vehículos de pila de combustible - Automóviles
Los vehículos de pila de combustible (FCV) utilizan pilas de combustible para alimentar el motor eléctrico del vehículo. Muchos FCV utilizan una celda de combustible combinada con una batería y un supercondensador para arrancar, alimentar y utilizar de manera eficiente la mejor fuente de energía para obtener una potencia máxima y constante. En los FCV, la pila de combustible utiliza oxígeno de…
Conviértase en un experto en energías renovables
Hace muchos años, había un tipo genial que se sentaba a mi lado en el trabajo. Solíamos reírnos mucho cuando la gente se llamaba a sí misma «expertos». Cuando fue realmente cierto, no nos reímos; sin embargo, a menudo no era cierto. Nuestra cultura acelerada genera esta mentalidad porque muchas personas piensan que si hacen algo…
Conceptos básicos del modelado de pilas de combustible
El modelado de pilas de combustible es útil para los desarrolladores de pilas de combustible porque puede conducir a mejoras en el diseño de las pilas de combustible, así como a pilas de combustible más baratas, mejores y más eficientes. El modelo debe ser robusto y preciso y capaz de proporcionar soluciones rápidamente a los problemas de las pilas de combustible. Un buen modelo debería predecir el rendimiento de la pila de combustible en una amplia gama de…
Cómo predecir el rendimiento de la pila de combustible
El rendimiento de una pila de pilas de combustible se puede estimar utilizando algunas ecuaciones combinadas con algunos datos de entrada. Una forma común de caracterizar el rendimiento de diferentes pilas de combustible es mediante curvas de polarización. Aunque no puedes identificar problemas específicos con estas curvas, te permitirán calcular el rendimiento general. Un ejemplo de curva de polarización es…
Validación del modelo mediante residuos
La validación del modelo es el paso más importante en el proceso de construcción del modelo; sin embargo, a menudo se descuida. Incluso cuando se valida el modelo, a menudo no se hace de forma adecuada. A menudo consiste en tomar algunos puntos de datos experimentales y representarlos en el mismo gráfico que el modelo. Hay dos tipos diferentes de modelos: de ingeniería o…
Fenómenos de transporte en pilas de combustible micro y MEM
A medida que disminuye el tamaño de la pila de combustible, los fenómenos de transporte de los combustibles y el agua cambian en la pila de combustible. En los diseños de pilas de combustible estándar, el movimiento del combustible y el agua está gobernado por efectos volumétricos, pero los efectos superficiales se vuelven críticos a medida que las dimensiones se reducen. Una buena regla general es que los dispositivos de escala milimétrica son lo suficientemente pequeños para…
Entrega de reactivo de pila de combustible
Se necesitan pequeños componentes de la planta para entregar los reactivos a la pila de combustible en las condiciones requeridas. Ejemplos de estos componentes son sopladores, compresores, bombas y sistemas de humidificación utilizados para entregar los gases a la celda de combustible con la temperatura, humedad, caudal y…
Modelado de las capas catalizadoras
La capa de electrodo de la pila de combustible está formada por el catalizador y una capa porosa de difusión de gas. Cuando el combustible en los canales de flujo se encuentra con la capa del electrodo, se difunde hacia el electrodo poroso. El reactivo viaja a la capa del catalizador donde se divide en protones y electrones. Los electrones se mueven hacia…
Modelado de la capa de electrolitos de pilas de combustible
La capa de electrolito es esencial para que una pila de combustible funcione correctamente. En las pilas de combustible PEM (PEMFC), el combustible viaja a la capa del catalizador y se descompone en protones (H+) y electrones. Los electrones viajan al circuito externo para alimentar la carga, y los protones de hidrógeno viajan a través del electrolito hasta llegar al cátodo para combinarse con el oxígeno para formar…
Distribución de presión en canales de flujo de placas bipolares
Una vez fabricado el conjunto de electrodo de membrana (MEA), se debe integrar en una pila de pila de combustible. La pila tiene múltiples funciones, incluida la distribución uniforme de combustible y oxidante a las celdas, la recolección de corriente para alimentar los dispositivos deseados y la distribución o descarga uniformemente de calor y…
Procesamiento de combustibles alternativos para pilas de combustible
Las pilas de combustible no se limitan al uso de gas hidrógeno puro como combustible. Cada tipo de pila de pila de combustible tiene diferentes tolerancias de combustible. Cuanto menor sea la temperatura de funcionamiento de la chimenea, más estrictos serán los requisitos para el combustible puro. Para combustibles distintos del hidrógeno puro, un sistema externo de procesamiento de combustible puede…
Hidruros químicos
Las pilas de combustible suelen utilizar hidrógeno comprimido como combustible; sin embargo, se pueden utilizar muchas otras fuentes de hidrógeno con pilas de combustible. El almacenamiento de hidruro químico es un método alternativo para producir hidrógeno mediante una reacción química. Estas reacciones involucran hidruros químicos, agua y alcoholes. Las reacciones químicas no son reversibles y los subproductos deben descartarse. El combustible de hidrógeno también puede…
Hidruros Metálicos
Las pilas de combustible suelen utilizar hidrógeno comprimido como combustible, pero existen muchos otros tipos de combustibles que se pueden utilizar. El tipo de combustible utilizado depende de la aplicación de la pila de combustible. Los combustibles suelen estar en su forma final antes de entrar en la pila de combustible; sin embargo, ciertos tipos de pilas de combustible se pueden procesar en el interior de la pila de combustible. Los tipos de combustible alternativos son…
El efecto de la presión de sujeción sobre el rendimiento de la pila de combustible
Hay muchos pasos involucrados en la fabricación de una pila de pilas de combustible. Uno de estos pasos es el prensado en caliente de la membrana de electrolito polimérico contra las dos capas de difusión de gas (GDL). Esto crea un conjunto de electrodos de membrana laminada (MEA) de tres capas. Otros pasos implican el mecanizado o grabado del…
Determinar la mejor ubicación para un sistema fotovoltaico
Esta publicación lo ayudará a determinar la mejor ubicación para un sistema fotovoltaico (PV). Una vez que haya dimensionado su sistema fotovoltaico en función de los requisitos de energía calculados, deberá seleccionar una ubicación que tenga la máxima exposición al sol y sombra limitada durante todo el año. Los paneles fotovoltaicos pueden ser…
Cómo estimar los requisitos de electricidad
Cuando recibe su factura de energía cada mes, es posible que no comprenda exactamente cómo se calculó el monto total. Cada dispositivo o electrodoméstico de su hogar contribuye al importe total de la factura. Para saber qué electrodomésticos y dispositivos consumen más energía, puedes estimar…
Modelos matemáticos
Los modelos matemáticos son una descripción precisa de un problema, proceso o tecnología en forma matemática. Estos modelos están diseñados para aprender más sobre una tecnología, sistema o método. Los modelos explican por qué el sistema o proceso funciona como lo hace y ayuda a estudiar los efectos y…
Almacenamiento de energía en baterías para el sistema fotovoltaico
Las baterías almacenan y producen energía según sea necesario. En los sistemas fotovoltaicos, capturan el excedente de energía generado por su sistema fotovoltaico para permitirle almacenar energía para usarla más tarde durante el día. Al igual que tecnologías como las pilas de combustible, una batería convierte la energía química en energía eléctrica. Baterías recargables también…
Dimensionamiento del sistema fotovoltaico
Esta publicación le ayudará a determinar cómo dimensionar un sistema fotovoltaico (PV). Al calcular la potencia, la corriente y el voltaje de salida necesarios, se puede estimar el tamaño y la cantidad de paneles fotovoltaicos. Además, los requisitos de voltaje y corriente determinarán cómo se instalarán los paneles solares…
Introducción a las pruebas de pilas de combustible
Aquellos que deseen aprender más sobre las pilas de combustible, e incluso construir las suyas propias, también pueden querer aprender a probarlas. En esta publicación, revisaremos algunos términos básicos e introduciremos equipos de prueba de bajo costo y configuraciones de prueba más sofisticadas. Sin embargo, primero, una comprensión de los conceptos básicos eléctricos y de la pila de combustible…
Componentes de un sistema fotovoltaico
Los paneles fotovoltaicos (PV) se componen de células individuales conocidas como células solares. Cada célula solar genera una pequeña cantidad de electricidad. Cuando se conectan muchas células solares, se crea un panel solar que genera una cantidad sustancial de electricidad. Los sistemas fotovoltaicos varían en…
Flujo de calor de la pila de combustible
Comprender el flujo de calor en una pila de combustible es importante para diseñar y construir una pila de combustible correctamente. Es necesario tener en cuenta la energía que fluye dentro y fuera de cada unidad de proceso en la celda de combustible para determinar las áreas de exceso de calor y los requisitos energéticos generales. Existen varios métodos que…
Capa de difusión de gas: características y modelado
La capa de difusión de gas (GDL) en una pila de combustible puede constar de una sola capa o de una capa doble (capa de difusión de gas y una capa microporosa). El GDL es una parte esencial de la pila de combustible porque hace que los gases se dispersen para maximizar la superficie de contacto con el catalizador…
Introducción a la energía solar: Parte 2
Cuando una célula fotovoltaica se expone a la luz solar, los fotones de la luz solar absorbida desalojan los electrones de los átomos de la célula. Luego, los electrones libres se mueven a través de la celda, creando y llenando agujeros. Es este movimiento de electrones y huecos el que genera electricidad. El proceso de conversión…
Introducción a la energía solar: Parte 1
La mayoría de nosotros estamos familiarizados con las células solares porque las encontramos todos los días: en calculadoras, farolas y señales de tráfico. Si estos dispositivos tienen suficiente luz, en teoría pueden funcionar para siempre. Las células solares o fotovoltaicas (PV) están formadas por muchas células individuales apiladas entre sí. El material celular es un…
Energía aprovechada del viento: Parte 2
La energía eólica genera electricidad transfiriendo energía del viento a energía mecánica. El principio detrás de las turbinas eólicas es muy simple: la energía del viento hace girar dos o tres palas alrededor de un rotor. El rotor está conectado al eje, que hace girar un generador para generar electricidad. Las turbinas eólicas están montadas sobre…
Energía aprovechada del viento: Parte 1
¡Imagínese que algo que no puede ver puede tener suficiente movimiento para aprovechar la energía! Desde una perspectiva científica, el aire es como cualquier otro fluido: si se puede mover con fuerza, el movimiento proporciona energía cinética. En una turbina eólica, las palas de la turbina capturan la energía cinética del…
Consideraciones para la fabricación de placas bipolares de acero inoxidable: Parte 2
Históricamente, las pilas de combustible de baja temperatura han utilizado grafito mecanizado por CNC como placas bipolares. Los procesos de mecanizado precisos, de alto costo y alta permeabilidad del grafito han presentado dificultades para el mercado a gran escala. Debido a esto, muchos otros materiales han sido…
Explicación de la termodinámica detrás del diseño de pilas de combustible y electrolizadores
La termodinámica es el estudio de la energía que cambia de una forma a otra. Se pueden hacer muchas predicciones utilizando ecuaciones termodinámicas, y éstas son esenciales para comprender el rendimiento de las pilas de combustible y los electrolizadores porque estos dispositivos transforman la energía química en…
Caracterización del conjunto de electrodos de membrana (MEA)
Seleccionar la técnica adecuada para caracterizar adecuadamente la pila de combustible es extremadamente importante porque ayuda al usuario a comprender por qué la pila de combustible funciona bien o mal. Estas técnicas ayudarán a discriminar entre activación, pérdidas óhmicas y de concentración, cruce de combustible y…
Electrónica de Potencia para Sistemas de Energías Renovables
Los sistemas híbridos de energía renovable están posicionados para convertirse en la solución energética a largo plazo para aplicaciones de sistemas portátiles, de transporte y estacionarios. Los sistemas de energía híbridos son prácticamente ilimitados en cuanto a posibles instalaciones y configuraciones para producir la energía deseada para un sistema en particular. Un sistema híbrido puede consistir en…
Nanotubos de carbón
Actualmente se están investigando muchos métodos novedosos con hidrógeno que ofrecen el potencial de una mayor densidad de energía que los métodos convencionales. Estos incluyen el almacenamiento de hidrógeno en nanotubos de carbono. Los nanotubos de carbono son estructuras únicas con excepcionales características electrónicas y…
Pilas de combustible biológicas (BFC) y bioproducción de hidrógeno
Actualmente se están investigando muchos métodos novedosos con hidrógeno que ofrecen el potencial de una mayor densidad de energía que los métodos convencionales. Estos incluyen el almacenamiento de hidrógeno en nanotubos de carbono. Los nanotubos de carbono son estructuras únicas con excepcionales características electrónicas y…
Cómo construir una pila de combustible
El primer paso en la construcción de una celda de combustible es determinar los requisitos de energía necesarios para alimentar el dispositivo o aplicación en particular. Las pilas de combustible se pueden utilizar para alimentar cualquier cosa, incluidos teléfonos, ordenadores portátiles, automóviles, autobuses, casas, empresas e incluso transbordadores espaciales. Se puede diseñar una sola celda de combustible para lograr cualquier corriente requerida para una aplicación particular simplemente aumentando o disminuyendo el tamaño de la…
Mejoras directas en las pilas de combustible de metanol
Las pilas de combustible con membranas de electrolitos poliméricos son atractivas debido a su funcionamiento a baja temperatura y su construcción relativamente sencilla. La celda de combustible de membrana de electrolito polimérico (PEM) consta de dos electrodos catalizadores (el ánodo y el cátodo) separados por un electrolito polimérico. Los combustibles gaseosos se alimentan continuamente al ánodo (electrodo negativo), mientras…
Imprimación para pilas de combustible
Las pilas de combustible producen electricidad a partir de reactivos como el oxígeno y el hidrógeno, aunque se pueden utilizar otros combustibles además del hidrógeno. La reacción electroquímica produce agua y calor como subproductos. Las pilas de combustible son mucho más eficientes que el motor de combustión interna porque proporcionan más…
Temperatura de la pila de pilas de combustible en pilas de combustible de temperatura media a alta
Existe una gran necesidad de desarrollar fuentes de energía duraderas, eficientes y portátiles para seguir mejorando la tecnología en automóviles, dispositivos electrónicos comerciales y aplicaciones militares y estacionarias. Todos estos sistemas requieren que la fuente de energía sea energéticamente eficiente y capaz de funcionar durante largos períodos de tiempo sin…
Consideraciones para la fabricación de placas bipolares de acero inoxidable
Históricamente, las pilas de combustible de baja temperatura han utilizado grafito mecanizado por CNC como placas bipolares. Los procesos de mecanizado precisos, de alto costo y alta permeabilidad del grafito han presentado dificultades para el mercado a gran escala. Debido a esto, se han investigado muchos otros materiales, incluidos materiales compuestos de carbono y…
Uso de fenómenos de microtransporte en pilas de combustible MEM
Se ha dedicado mucho trabajo al desarrollo de fuentes de energía duraderas, eficientes y portátiles para futuras mejoras tecnológicas en dispositivos electrónicos comerciales, equipos de diagnóstico médico, comunicaciones móviles y aplicaciones militares. Todos estos sistemas requieren…
Sistemas de energía renovable en el futuro: Parte 2
Se ha dedicado mucho trabajo al desarrollo de fuentes de energía duraderas, eficientes y portátiles para futuras mejoras tecnológicas en dispositivos electrónicos comerciales, equipos de diagnóstico médico, comunicaciones móviles y aplicaciones militares. Todos estos sistemas requieren…
Sistemas de energía renovable en el futuro: Parte 1
A pesar de la reciente publicidad negativa en torno a los combustibles fósiles, el petróleo crudo y el gas natural han sido beneficiosos para el crecimiento del mundo moderno. Nos ha permitido tener vida nocturna, transportar mercancías por todo el mundo y permitir que la tecnología avance. Sin embargo, el uso de combustibles fósiles también ha provocado…
Transporte de electrones a través de la pila de combustible.
Si observa cualquier diagrama básico de celda de combustible, puede ver que la celda de combustible genera electrones. En los círculos científicos o de ingeniería, estos electrones tienen muchos nombres, pero un término común es «transporte de carga». El transporte de carga es el movimiento de cargas desde el electrodo (donde se producen) hasta…
Introducción a los electrolizadores
Los electrolizadores utilizan electricidad para descomponer el agua en hidrógeno y oxígeno. La electrólisis del agua se produce mediante una reacción electroquímica que no requiere componentes externos ni piezas móviles. Es muy confiable y puede producir hidrógeno ultrapuro (> 99,999%) de manera no contaminante cuando…
Juntas, espaciadores y placas terminales para pilas de combustible
La mayoría de la gente no pensaría que es necesario prestar mucha atención a los componentes de la pila de combustible, como las juntas, los espaciadores y las placas terminales; sin embargo, cada parte de la pila de combustible requiere una consideración cuidadosa. Las juntas y placas finales de las pilas de combustible incorrectas pueden provocar fugas de gas y una pila de pilas de combustible insuficiente…
Materiales utilizados para pilas de combustible de alta temperatura
En una publicación de blog anterior, describimos las placas bipolares y los materiales asociados para las pilas de combustible de baja temperatura. Los materiales descritos anteriormente se seleccionan para pilas de pilas de combustible a temperatura ambiente o ligeramente por encima, lo que significa que los materiales son químicamente compatibles con la pila entre 0 y 140 °C. Las pilas de combustible que funcionan a temperaturas más altas requieren…
Diseño de campo de flujo
En las pilas de combustible, las placas del campo de flujo están diseñadas para proporcionar una cantidad adecuada de reactivos (hidrógeno y oxígeno) a la capa de difusión de gas (GDL) y a la superficie del catalizador, minimizando al mismo tiempo la caída de presión. Las configuraciones de canales más populares para las celdas de combustible PEM son serpentinas, paralelas y…
Placas bipolares de baja temperatura
Cada componente de la pila de combustible debe diseñarse correctamente; de lo contrario, se corre el riesgo de disminuir el rendimiento de la pila de combustible. Las placas bipolares se denominan «bipolares» porque tienen campos de flujo en ambos lados. Este diseño es muy conveniente cuando tiene conjuntos de electrodos de membrana (MEA) en ambos lados. En una pila de combustible con…
Modelado de pilas de combustible
Cada componente de la pila de combustible debe diseñarse correctamente; de lo contrario, se corre el riesgo de disminuir el rendimiento de la pila de combustible. Las placas bipolares se denominan «bipolares» porque tienen campos de flujo en ambos lados. Este diseño es muy conveniente cuando tiene conjuntos de electrodos de membrana (MEA) en ambos lados. En una pila de combustible con…
Subsistema Eléctrico de Pilas de Combustible
Si se tomara la producción eléctrica directamente de una pila de combustible, sería una fuente de energía no ideal. La salida de una pila de combustible es un voltaje de CC que varía ampliamente y tiene una capacidad de sobrecarga limitada. La salida eléctrica tarda en responder a los cambios de carga porque se basa en una reacción química y puede tener…
Técnicas para medir la resistencia de las pilas de combustible
Sin embargo, la curva de polarización de la pila de combustible proporciona información útil sobre el rendimiento de la pila de combustible; Se necesita información adicional para estudiar sus características de rendimiento con precisión. La resistencia de la celda proporciona información reveladora sobre una celda de combustible que no está completamente capturada por las curvas de polarización. Dado que las densidades de corriente de las pilas de combustible son altas en comparación con…
Gestión del agua para pilas de combustible PEM
Uno de los mayores desafíos asociados con las PEMFC es el equilibrio hídrico en la pila de combustible. A medida que ocurre la reacción química en cada celda, se genera agua. Dependiendo de la carga y las condiciones de funcionamiento, existe una tendencia a que las pilas de combustible se inunden y se sequen. El contenido de agua en el…
Gestión del calor de la pila de combustible
La creación de pilas de combustible de alta eficiencia requiere un control de temperatura adecuado y una gestión del calor para garantizar que el sistema de pilas de combustible funcione de forma constante. Dependiendo del tipo de pila de combustible, la temperatura óptima puede variar desde temperatura ambiente hasta 1000 ºC, y cualquier desviación del rango de temperatura diseñado puede resultar en…
Curvas de polarización
Si trabaja con pilas de combustible, definitivamente está trabajando con curvas de polarización. La curva de polarización no tiene mucha especificidad; sin embargo, es uno de los métodos más comunes para probar una pila de combustible. También permite una fácil comparación con otras curvas de polarización publicadas. La curva de polarización muestra la salida de voltaje de la celda de combustible para una carga de densidad de corriente dada…
Diseño de sistema de pila de combustible
Los diseños de sistemas de pilas de combustible varían desde muy simples hasta muy complejos, dependiendo de la aplicación de la pila de combustible y de la eficiencia deseada del sistema. Un sistema de celda de combustible puede ser muy eficiente con solo la pila de celda de combustible y algunos otros componentes de equilibrio de la planta o puede requerir muchos componentes externos para optimizar…
Caracterización de pilas de combustible
Diferentes técnicas de caracterización permiten la comparación cuantitativa de cada propiedad y parte de la pila de combustible. Al caracterizar adecuadamente la pila de combustible, se puede comprender por qué la pila de combustible funciona bien o mal. Estas técnicas ayudan a discriminar entre activación, pérdidas óhmicas y de concentración, cruce de combustible y…
Condiciones de funcionamiento de la pila de combustible
Las condiciones de funcionamiento de la pila de combustible dependen del diseño de la pila y de la pila. Los parámetros operativos que afectan el rendimiento de la celda de combustible son: presión operativa, temperatura operativa, caudales de reactivos y humedad de los reactivos. Usar la condición de operación correcta para cada parámetro es…
Tipos alternativos de combustible líquido para pilas de combustible
Las pilas de combustible suelen utilizar hidrógeno comprimido como combustible; sin embargo, existen muchos combustibles líquidos que se pueden utilizar con pilas de combustible. Dependiendo del diseño del sistema, los tipos de combustible líquido pueden no ser tan eficientes como el hidrógeno puro porque…
Consideraciones para el diseño de pilas de combustible
Cuando considere por primera vez el diseño de su pila de celda de combustible, necesitará calcular varios factores principales para asegurarse de obtener la energía necesaria. Esta publicación le brindará una descripción general de las consideraciones iniciales para el diseño de celdas de combustible a temperatura ambiente…
Consideraciones para pilas de combustible micro y MEM
Los elementos de diseño de una pila de celda de combustible micro o MEM son los mismos que los de una pila de celda de combustible más grande, excepto que debe haber consideraciones especiales para…
Consideraciones para pilas de combustible micro y MEM
El electrodo de la pila de combustible es una fina capa de catalizador donde tienen lugar las reacciones electroquímicas. Los electrodos suelen estar hechos de una mezcla porosa de platino e ionómero soportados en carbono. Para catalizar reacciones, las partículas del catalizador tienen contacto con conductores tanto protónicos como electrónicos. También debe haber pasajes para…
La capa de electrolito de la pila de combustible para pilas de combustible de baja temperatura
La capa de electrolito es esencial para que una pila de combustible funcione correctamente. En las pilas de combustible de baja temperatura, cuando el combustible de la pila de combustible viaja a la capa del catalizador, la molécula de combustible se rompe en protones (H+) y electrones. Los electrones viajan al circuito externo para alimentar la carga, y el protón (iones) de hidrógeno viaja a través del electrolito hasta llegar…
Capa de difusión de gas para pilas de combustible de baja temperatura
La capa de electrolito es esencial para que una pila de combustible funcione correctamente. En las pilas de combustible de baja temperatura, cuando el combustible de la pila de combustible viaja a la capa del catalizador, la molécula de combustible se rompe en protones (H+) y electrones. Los electrones viajan al circuito externo para alimentar la carga, y el protón (iones) de hidrógeno viaja a través del electrolito hasta llegar…
Técnicas de procesamiento de ensamblaje de electrodos de membrana de celda de combustible a baja temperatura
La pila de combustible consta de muchas capas, que incluyen: el conjunto de electrodos de membrana (MEA), las juntas, las placas del campo de flujo y las placas finales. Existen dos métodos estándar para ensamblar el conjunto de electrodos de membrana (MEA) en celdas de combustible de baja temperatura. La capa de catalizador se puede aplicar en uno o dos pasos. Para el primer método, existen cinco formas comunes de preparar y aplicar el catalizador para el conjunto GDL/catalizador….
Historia de las pilas de combustible
Las pilas de combustible son conocidas en la comunidad científica desde hace unos 150 años. Comenzaron a explorarse en el siglo XIX y se han investigado exhaustivamente durante la segunda mitad del siglo XX y principios del XXI. Se muestra un resumen de la historia de la pila de combustible…
Características y seguridad del hidrógeno.
El hidrógeno tiene muchas características inusuales en comparación con otros elementos. Algunas de estas características interesantes e inusuales incluyen… La Tabla 1 compara las propiedades relevantes del hidrógeno, el metano, el metanol, el etanol, el propano y la gasolina, todos los cuales pueden usarse como combustible para celdas de combustible.
¿Qué es una pila de combustible?
Las pilas de combustible son dispositivos electroquímicos que convierten la energía química de los reactivos directamente en electricidad y calor. El dispositivo consta de una capa de electrolito en contacto con un ánodo y un cátodo porosos a cada lado. Una ilustración de una celda de combustible con gases reactivos/productos y las direcciones del flujo de conducción de iones a través de la celda es…
Introducción a las aplicaciones de pilas de combustible
Las pilas de combustible han sido investigadas y desarrolladas para su uso en diversas aplicaciones desde principios de los años 1990. Las pilas de combustible se pueden utilizar para aplicaciones de energía portátiles, de respaldo, de transporte y estacionarias. Este artículo describe brevemente algunos de estos usos de las pilas de combustible…
Cuadro comparativo de capas de difusión de gas
Las capas de difusión de gas (GDL) son uno de los componentes de diferentes tipos de pilas de combustible, incluidas, entre otras, las pilas de combustible de membrana de intercambio de protones y de metanol directo. Las capas de difusión de gases sirven para proporcionar conductividad en la celda y controlar el contacto entre los gases reactivos y el catalizador. Esta capa también ayuda a gestionar el transporte de agua fuera de la membrana. Otra función esencial de un GDL es proporcionar una conexión entre el conjunto de electrodos de membrana y las placas de grafito en la pila de celda de combustible…
Competencia y demostración de automóviles de pila de combustible de Columbia Chemical Engineering
La primera competencia y demostración de automóviles de pila de combustible de ingeniería química de Columbia se planificó, desarrolló y ejecutó para inspirar y educar a los jóvenes sobre la ingeniería química. Esta experiencia práctica se inspiró en la competencia ChemE Car del Instituto Americano de Ingenieros Químicos (AIChE) utilizando el automóvil de pila de combustible X7….