Pilas De Hidrogeno

CELDAS DE COMBUSTIBLE
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¿QUE ES UNA PILA DE COMBUSTIBLE?

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Una Pila de Combustible (fuel cell) es un dispositivo que convierte la energia química de un combustible (hidrogeno, gas natural , metanol, gasolina, etc.) y un oxidante (aire o oxigeno) directamente en electricidad.

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Opera electroquimicamente como una bateria , pero en lugar de recarga requiere un flujoconstante de combustible.

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Descubierto en 1839 por Sir William Grove.
La primera aplicación comercial fue en 1960 para la NASA.

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Tipos de pila de combustible

Tipo de pila de combustible Alcalina (AFC)

ión móvil OHH+ H+

Membrana de intercambio de protones (PEMFC) Metanol directo (DMFC)

Temperatura Aplicaciones y observaciones de funcionamiento 50-200 ºCUtilizadas en vehículos espaciales, p.ej. el Apolo, el Transbordador espacial, 30-100 ºC Vehículos y aplicaciones móviles o estacionarias de < 3k W Adecuadas para sistemas electrónicos portátiles de baja potencia, que funcionan durante periodos prolongados Muchas se están usando en 220 ºC sistemas de cogeneración de 200-kW. Adecuadas para sistemas de 650 ºC cogeneración de tamaño medio a grande,hasta MW de capacidad. 500 – 1000 ºC Adecuadas para sistemas de cogeneración, desde 2 kW a MW. 20-90 ºC

Ácido fosfórico (PAFC)

H+ CO32O2-

Carbonato fundido (MCFC) Óxidos sólidos (SOFC)

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HIDRÓGENO: Propiedades

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Incloro, Inodoro No toxico No contaminante Inflamable para concentraciones entre 4% - 75% en aire (LFL = 40,000ppm)
– Comparación: propano 2.4% -9.6%; gasolina 1.0% – 7.6%

H

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Llama azul practicamente invisible y recta.

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CELDA DE COMBUSTIBLE PEM: Como trabaja

Electrons from Hydrogen
H2

Electrical Load
e-

O2 H+ eH+ H+ eH+ O +H H+

Oxygen Molecules

Hydrogen Molecules
H2

Water molecules forming

e-

H
O H+ eH+ H

Catalyst/Electrode

Proton exchange membrane electrolyteCatalyst/Electrode

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CELDA DE COMBUSTIBLE PEM: Como se construye

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CELDA DE COMBUSTIBLE PEM: Módulos vs Stack

E H2

H+ O2

Módulos Redundancia en paralelo

H 2O CATALYST CATALYST

Stack Sin redundancia en serie

PROTON EXCHANGE MEMBRANE

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CELDA DE COMBUSTIBLE PEM: Esquema convencional

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CELDA DE COMBUSTIBLE PEM:Esquema

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CELDA DE COMBUSTIBLE PEM: Circulación de aire

SALIDA AIRE

RECIRCULACIO N AIRE TOMA AIRE

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CELDA DE COMBUSTIBLE PEM: Sistema H2. Armario de gases

0,66 bar

166 bar

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Celdas de Combustible. Características principales:
• Diseño sencillo
– – – Auto-humidificación/ Sistema de refrigeración Nominal Balance of PlantTecnología modular de cartuchos • PEM alojadas en cartuchos modulares en series • Cartuchos reemplazables en 10 segundos durante el funcionamientos

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Arquitectura que tolera fallos
– – – Capaz de funcionar con un No requiere una actuación inmediata La carga no se interrumpe

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Seguimiento de carga– el consumo de combustible está determinado por la carga de la batería Planta de generaciónde energía sencilla
– – – – Conecta directamente al DC Bus Apoyo a los rectificadores Elimina a los grupos electrógenos En algunos casos reduce e incluso evita el uso de baterías

• •

Adaptada y certificada en distintos ambientes
– Instalacion en interiores o exteriores

Bajo coste de instalacion y mantenimiento

•

Respetuoso con el medioambiente
– – Cero emisiones nocivas–vapor deagua
• No emite CO2

Poco ruidoso

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CELDA DE COMBUSTIBLE PEM: Detalle del sistema

650 E Series CARTRIDGE

6 VOLTS, 40 AMPS

BACK -

PLANE BOARD

650 E Series CARTRIDGE

DC / DC CONVERTER(S)

REGULATED DC OUTPUT

TO CUSTOMER DC BUS

6 VOLTS, 40 AMPS
*

SYSTEM

FANS
18 - 66
650 E Series CARTRIDGE

CONTROLLER

VDC SOLENOIDS / VANE SERVO *...