Pile de Combustie

Pile de combustie

O pilă electrică ce transformă energia intrinsecă a unui combustibil direct în energie electrică, şi direct în curent printr-un proces catalitic se numeşte pilă de combustie.

Pilele de combustie sunt generatoare de energie electrică alimentate continuu cu specie activă la electrozi. La electrodul de combustie are loc oxidarea combustibilului cu oxidantul alimentat la celălalt electrod. Printre cei mai obişnuiţi combustibili se numără: H2, CH3OH, N2H4, hidrocarburi, CO iar ca oxidant oxigenul pur sau diluat ( aer atmosferic).

Pentru cele mai multe combinaţii combustibil-oxidant, energia disponibilă eliberată de reacţia de ardere este oarecum mai mică decât căldura de reacţie. Într-un proces obişnuit de conversie a energiei termice, căldura arderii combustibilului este transformată în curent electric printr-un ciclu de ardere Carnot cuplat cu un generator electric rotativ. Cum se ştie că o conversie Carnot rareori depăşeşte un randament de 40% datorită sursei de căldură şi limitărilor de temperatură, eficienţa conversiei într-o pilă de combustie poate fi mai mare decât într-un motor cu ardere internă, mai ales în dispozitive mici.

O pilă de combustie transformă combustibilul în putere printr-o conversie electrochimică de energie. Folosind combustibil şi oxigen din aer, produce electricitate, apă şi căldură. Apa – pură H2O – este doar produs rezidual obţinut atunci când hidrogenul este utilizat ca şi combustibil într-o pilă de combustie. O pilă de combustie poate genera putere aproape nelimitată ca timp, atâta timp cât combustibilul este asigurat. În plus, o pilă de combustie este modulară şi poate fi mărită doar prin adăugarea mai multor pile pentru a fi sursa de energie pentru absolute orice, de la telefoane mobile la automobile sau clădiri întregi.

Figura 1. Pilă de combustie

Pila de combustie este un dispozitiv electrochimic ce utilizează hidrogenul şi oxigenul pentru producerea de energie electrică, caldură şi apă, elementul de bază al acesteia reprezentându-l electrolitul aflat între cei doi electrozi. Atât anodul cât şi catodul pilei de combustie sunt compuse dintr-o placă bipolară ce sustine canalele de curgere a gazului, un strat de difuzie a gazului şi un strat de cataliză a gazului.

Principiul de funcţionare al unei pile de combustie este relativ simplu, aceasta realizând conversia energiei chimice în energie electrica şi apă. Acest proces de transformare este mult mai eficient decât cel de transformare a hidrocarburilor deoarece procesul de conversie electrochimică nu este guvernat de legile termodinamicii ce guverneaza procesul de ardere.