fisica

Universidad Carlos III de Madrid
Escuela Politécnica Superior
Departamento de Ingeniería Eléctrica

PROYECTO FIN DE CARRERA

Descripción y Modelado de una Pila de
Combustible de Membrana de Intercambio
Protónico

Autor: Antonio Mayandía Aguirre
Directora: Lucía Gauchía Babé

Octubre 2009

I

“No se puede cambiar solo un parámetro en una
pila de combustible- el cambio de unparámetro
provoca variaciones en al menos otros dos, y al
menos uno de ellos tiene el efecto contrario al que
se espera.”
Primera Ley de las Pilas de Combustible

INDICE
Agradecimientos.......................................................................................................... 1Resumen...................................................................................................................... 3
Abstract........................................................................................................................ 5
Motivación y Objetivos ............................................................................................... 7
PRIMERA PARTE. DESCRIPCIÓN
1.

Introducción.......................................................................................................13
1.1.
Interés del Hidrógeno como Vector Energético...................................................... 13
1.2.
El hidrógeno como alternativa ................................................................................... 15
1.3.
VectorEnergético......................................................................................................... 16
1.4.
Transporte, Almacenamiento y Seguridad ................................................................ 17
1.5.
Generación de hidrógeno ............................................................................................ 18

2.

Funcionamiento General de las Pilas de Combustible ......................................19
2.1.
Orígenes de la Pila de Combustible........................................................................... 19
2.2.
Funcionamiento de la Pila de Combustible. Generalidades. .................................. 23
2.3.
Sistemas Auxiliares ....................................................................................................... 25
2.4.
Electrodo deReferencia............................................................................................... 26

3.

La Pila de Combustible de Membrana Polimétrica (PEM).............................. 29
3.1.
Introducción .................................................................................................................. 29
3.2.
Membrana de Intercambio de Protones. Electrolito............................................... 31
3.2.1.
3.2.2.

3.3.3.3.1.
3.3.2.
3.3.3.
3.3.4.

3.4.
3.5.
3.6.
3.7.
3.8.
3.9.
3.9.1.
3.9.2.

3.10.
4.

Corrientes internas o “Crossover”.......................................................................................33
Membranas Poliméricas alternativas al Nafión..................................................................33Catalizadores.................................................................................................................. 34
Funcionamiento de los Catalizadores..................................................................................35
Catalizadores en las pilas PEM. Adsorción del Hidrógeno .............................................36
Contaminantes para las pilas PEM......................................................................................37
Superficie de contacto............................................................................................................37

Ensamblaje Membrana polimérica-Electrodos. Placas de Difusión ..................... 38
Placas bipolares ............................................................................................................. 41
Distribución Uniforme de...