Busque servicios de diseño de pilas de combustible de los principales proveedores en nuestro mercado!
El principio diseño de pilas de combustible surge de la adaptación de los criterios de rendimiento para la aplicación en cuestión, la fiabilidad y la rentabilidad. Además de las consideraciones para el diseño de la pila de combustible en sí, estos criterios de rendimiento de una pila de combustible incluyen factores como la potencia de salida, la eficiencia y el tiempo de respuesta.
A partir de los requisitos básicos para el diseño de un sistema de pila de combustible, el número de pilas de combustible determinará la potencia de salida de la pila. Un mayor número de pilas de combustible dará como resultado una mayor potencia de salida, pero esto también aumentará el tamaño y el coste de la pila.
El número óptimo de pilas de combustible en una pila dependerá del equilibrio entre la potencia de salida y el coste. Por tanto, el diseño de la pila y de la celda dependen mucho entre sí. Una buena pila también debe diseñarse para que sea fiable, con componentes robustos y características a prueba de fallos para garantizar un funcionamiento constante y estable.
Dependiendo del principio de funcionamiento fundamental de la pila de combustible empleado, un diseño de pila de combustible PEM será, por supuesto, diferente de un diseño de pila de combustible de óxido sólido.
Criterios de rendimiento de las pilas de combustible
Los criterios de rendimiento de un conjunto de pilas de combustible dependerán de los requisitos específicos de la aplicación. Algunos criterios de rendimiento comunes para los conjuntos de pilas de combustible incluyen la potencia de salida, la eficiencia, el tiempo de respuesta, la durabilidad y la fiabilidad.
- La potencia de salida de una pila de combustible se refiere a la cantidad de energía eléctrica que la pila es capaz de generar. La potencia de salida de la pila debe ser suficiente para satisfacer los requisitos de carga de la aplicación.
- La eficiencia de una pila de combustible se refiere a la cantidad de energía eléctrica producida por la pila en comparación con la cantidad de energía química almacenada en el combustible. Las pilas de mayor eficiencia pueden convertir una mayor proporción de energía química en energía eléctrica, lo que puede resultar en un menor consumo de combustible y menores costos operativos.
- El tiempo de respuesta de una pila de combustible se refiere al tiempo que tarda la pila en alcanzar la potencia máxima después de apagarse. Los tiempos de respuesta más rápidos pueden ser beneficiosos en situaciones de emergencia donde se requiere una respuesta rápida.
- La durabilidad de una pila de combustible se refiere a su capacidad para soportar el desgaste de la operación a lo largo del tiempo. La pila debe estar diseñada para tener una larga vida útil y minimizar la necesidad de mantenimiento.
- La confiabilidad de una pila de combustible se refiere a su capacidad para operar de manera constante y confiable a lo largo del tiempo. La pila debe estar diseñada con componentes robustos y características a prueba de fallas para garantizar un funcionamiento constante y estable.
Estrategias de optimización del rendimiento
Existen varias estrategias que se pueden utilizar para aumentar el rendimiento de un conjunto de pilas de combustible. Estas estrategias pueden implicar la mejora del rendimiento de las pilas de combustible individuales, la optimización del diseño del conjunto o el uso de materiales o técnicas avanzados.
- Mejora del rendimiento de las pilas de combustible: el rendimiento de una pila de combustible está directamente relacionado con el rendimiento de las pilas de combustible individuales. Mejorar el rendimiento de las pilas de combustible, por ejemplo mediante el uso de catalizadores o electrodos avanzados, puede aumentar el rendimiento general de la pila.
- Optimización del diseño de la pila: el diseño de la pila de combustible puede tener un impacto significativo en su rendimiento. Optimizar el diseño de la pila, por ejemplo mediante la optimización del flujo de combustible y aire a través de la pila, puede mejorar la eficiencia y la potencia de salida de la pila.
- Uso de materiales y técnicas avanzados: el uso de materiales y técnicas avanzados, como el uso de materiales de membrana avanzados o el uso de técnicas de impresión 3D, también puede mejorar el rendimiento de la pila de combustible.
Aspectos de seguridad
La seguridad es una consideración crítica en el diseño de pilas de combustible, ya que las pilas de combustible pueden generar gases inflamables y pueden ser una fuente de energía eléctrica. Son muchos los factores que se tienen en cuenta a la hora de diseñar una pila de combustible. Algunos de estos aspectos de seguridad que deben tenerse en cuenta se mencionan a continuación.
- Gestión de los gases: La chimenea debe estar diseñada para gestionar el flujo de combustible y gases de escape de forma segura, con medidas para evitar fugas y controlar la presión de los gases.
- Seguridad eléctrica: La chimenea debe estar diseñada para garantizar la seguridad del personal y de los equipos, con medidas para evitar accidentes eléctricos o incendios.
- Seguridad de los materiales: Los materiales utilizados en la chimenea deben elegirse teniendo en cuenta la seguridad, prestando atención a la inflamabilidad y toxicidad de los materiales.
Pilas de combustible refrigeradas por líquido y por aire
El tipo de refrigeración utilizado es una consideración fundamental para el diseño de pilas de combustible. Las pilas de combustible refrigeradas por líquido y las refrigeradas por aire difieren en la forma en que se enfrían. En una pila de combustible refrigerada por líquido, las pilas de combustible se enfrían haciendo circular un refrigerante a través de canales en la pila. Esto puede ser más eficiente para eliminar el calor de las pilas de combustible, pero requiere el uso de un sistema de refrigeración y puede ser más complejo de diseñar y mantener. En una pila de combustible refrigerada por aire, las pilas de combustible se enfrían haciendo circular aire a través de la pila. Esta es una solución de refrigeración más simple y rentable, pero puede no ser tan eficiente para eliminar el calor de las pilas de combustible.
Placas-finales-pila-de-combustible
Las placas terminales de una pila de combustible son componentes fundamentales que proporcionan soporte estructural y conexiones eléctricas a la pila. Los principales factores que se tienen en cuenta para el diseño de una placa terminal de una pila de combustible son los siguientes:
- Resistencia y estabilidad: Las placas de los extremos deben estar diseñadas para proporcionar un soporte estructural suficiente a la pila y evitar la deformación o el movimiento de la misma.
- Conexiones eléctricas: Las placas de los extremos deben estar diseñadas para proporcionar conexiones eléctricas fiables a la pila, con disposiciones para conectar los componentes y cables eléctricos necesarios.
- Refrigeración: Las placas de los extremos también deben estar diseñadas para facilitar la refrigeración de la pila, ya sea mediante la circulación de un refrigerante o de aire.
Factores de coste en el diseño de pilas de combustible
El costo de las pilas de combustible está determinado por cuatro factores principales: la cantidad de pilas, los materiales y componentes utilizados en ellas, los procesos de fabricación utilizados y la complejidad del diseño de las pilas.
- Materiales: Los materiales utilizados en la pila de combustible, como la membrana, los electrodos y los catalizadores, pueden afectar significativamente el costo de la pila. El costo de estos materiales puede variar según las cantidades necesarias y el origen de los materiales.
- Procesos de fabricación: Los procesos de fabricación utilizados para producir la pila de combustible también pueden afectar el costo. Por ejemplo, el uso de técnicas de fabricación avanzadas, como la impresión 3D, puede aumentar el costo de la pila.
- Complejidad del diseño: La complejidad del diseño de la pila también puede afectar el costo. Las pilas con un diseño más complejo pueden requerir más materiales, mano de obra y pruebas, lo que puede aumentar el costo.
- Cantidad: La cantidad de pilas de combustible que se producen también puede afectar el costo. Cantidades mayores a menudo pueden resultar en costos unitarios más bajos debido a las economías de escala.
Última actualización: 06.03.2023