Membranas y materiales para pilas de combustible

Productos

Células de combustible de óxido sólido (SOFC)

Las células de combustible de óxido sólido utilizan un electrolito de óxido sólido para conducir iones de oxígeno negativos desde el cátodo de la célula de combustible hasta el ánodo. Nuestros materiales de óxido sólido incluyen una variedad de óxido de circonio estabilizado con itrio (YSZ), manganita de lantano y estroncio (LSM), ceria dopada con gadolinio (GDC) y otros materiales cerámicos diseñados específicamente para mejorar la durabilidad y el rendimiento de las aplicaciones SOFC.

Células de combustible de membrana de intercambio protónico (PEM)

Las células de combustible de membrana de intercambio protónico (PEM), también denominadas células de combustible de membrana electrolítica polimérica, funcionan a temperaturas relativamente bajas (~ 80 °C).En las pilas de combustible PEM, una membrana polimérica conduce protones desde el ánodo hasta el cátodo mientras bloquea los electrones, utilizando la electrólisis del agua para producir energía.

Componentes de las pilas de combustible

Los dispositivos de pilas de combustible suelen estar compuestos por varias pilas de combustible conectadas en serie para formar una pila, lo que aumenta la cantidad total de electricidad generada. Cada pila de combustible individual contiene tres componentes principales: dos electrodos (ánodo y cátodo) y un electrolito conductor. En el caso de las pilas de combustible PEM, cada electrodo está formado por un material poroso de gran superficie impregnado de un electrocatalizador, normalmente platino o una aleación de platino. El material electrolítico es una membrana polimérica y sirve como conductor iónico.

Para las pilas de combustible que funcionan con H₂ puro, el gas hidrógeno se divide en protones y electrones en el ánodo. Los protones son conducidos a través de la membrana electrolítica, y los electrones fluyen alrededor de la membrana, generando una corriente eléctrica. Los iones cargados (H⁺ y e^-) se combinan con el oxígeno en el cátodo, produciendo agua y calor.

Catalizadores de pilas de combustible

El platino presenta una elevada actividad para la oxidación del hidrógeno y sigue siendo un material electrocatalizador de uso frecuente. Una de las principales áreas de investigación de las pilas de combustible ha sido la reducción del contenido de platino sin una disminución simultánea del rendimiento de la pila, lo que ha dado lugar a un aumento general de la rentabilidad del dispositivo.Esto se consigue mediante el uso de catalizadores de ingeniería fabricados a partir de nanopartículas de platino soportadas sobre carbono conductor (738581, 738549, y 738557). Estos materiales tienen la ventaja de presentar nanopartículas muy dispersas, una elevada superficie electrocatalítica (ESA) y un crecimiento mínimo de las partículas a temperaturas elevadas, incluso a niveles más altos de carga de Pt.

Las aleaciones que contienen Pt son útiles para dispositivos que funcionan con fuentes de combustible especializadas, como metanol o reformado (H₂, CO₂, CO, y N₂). Las aleaciones Pt/Ru, por ejemplo, han demostrado un mayor rendimiento en relación con los electrocatalizadores de Pt puro con respecto a la oxidación del metanol y la intoxicación por monóxido de carbono. Pt₃Co< es otro catalizador de interés (particularmente para cátodos de PEMFC) y ha demostrado un rendimiento mejorado para la reacción de reducción de oxígeno, así como una alta estabilidad.Vulcan® XC72 es un negro de humo mesoporoso, utilizado como soporte catalizador. Su elevada superficie específica y su excelente conductividad eléctrica contribuyen a mejorar el rendimiento de las pilas PEMFC y a regular el tamaño de las nanopartículas catalizadoras en catálisis.

Membranas de pilas de combustible

A la hora de seleccionar un electrolito para pilas de combustible se tienen en cuenta varios requisitos clave. Las propiedades deseables incluyen alta conductividad protónica, alta estabilidad química y térmica, y baja permeabilidad a los gases. Aquivion® D79-25BS es una dispersión de ionómero de ácido perfluorosulfónico (PFSA) utilizada en la fabricación de membranas separadoras PEM y como componente en catalizadores heterogéneos. Aquivion® D79-25BS posee una concentración muy elevada de grupos funcionales para una fuerte conductividad de protones (o Na+, K+, Li+, etc.), presenta un alto punto de reblandecimiento para el funcionamiento a altas temperaturas, muy por encima de 80 ºC, y demuestra una fuerte retención de agua para un mejor funcionamiento de la pila de combustible en condiciones de baja humedad para las membranas o tintas catalizadoras que utilizan este material de dispersión.