Pila de combustible de metanol directo
Las pilas de combustible de metanol directo o DMFC son una subcategoría de pilas de combustible de intercambio de protones en las que se utiliza metanol como combustible. Su principal ventaja es la facilidad de transporte del metanol, un líquido denso en energía pero razonablemente estable en todas las condiciones ambientales.
Mientras que la eficiencia de conversión de energía termodinámica teórica de un DMFC es del 97%; [1] la eficiencia de conversión de energía alcanzable actualmente para las células operativas alcanza el 30% [2] - 40%. [3] Existe una intensa investigación sobre enfoques prometedores para aumentar la eficiencia operativa. [4]
Una versión más eficiente de una pila de combustible directa jugaría un papel clave en el uso teórico del metanol como medio de transporte de energía general, en la economía hipotética del metanol .
A diferencia de las pilas de combustible de metanol indirecto , donde el metanol se hace reaccionar con hidrógeno mediante reformado con vapor, las DMFC utilizan una solución de metanol (normalmente alrededor de 1 M , es decir, alrededor del 3% en masa) para transportar el reactivo a la pila; Las temperaturas de funcionamiento habituales oscilan entre 50 y 120 ° C, donde las altas temperaturas suelen estar presurizadas. Los propios DMFC son más eficientes a altas temperaturas y presiones, pero estas condiciones terminan provocando tantas pérdidas en el sistema completo que se pierde la ventaja; [5] por lo tanto, actualmente se prefieren las configuraciones de presión atmosférica.
Debido al cruce de metanol, un fenómeno por el cual el metanol se difunde a través de la membrana sin reaccionar, el metanol se alimenta como una solución débil: esto disminuye significativamente la eficiencia, ya que el metanol cruzado, después de llegar al lado del aire (el cátodo), inmediatamente reacciona con el aire; aunque se debaten las cinéticas exactas, el resultado final es una reducción del voltaje de la celda. El cruce sigue siendo un factor importante en las ineficiencias y, a menudo, la mitad del metanol se pierde en el cruce. El cruce de metanol y / o sus efectos pueden aliviarse mediante (a) el desarrollo de membranas alternativas (por ejemplo, [6] [7] ), (b) mejorando el proceso de electrooxidación en la capa de catalizador y mejorando la estructura del catalizador y Capas de difusión de gas (p . ej. [8]) y (c) optimizar el diseño del campo de flujo y el conjunto de electrodos de membrana (MEA), lo que puede lograrse mediante el estudio de las distribuciones de densidad de corriente (por ejemplo, [9] ).
Otros problemas incluyen la gestión del dióxido de carbono creado en el ánodo , el comportamiento dinámico lento y la capacidad de mantener el agua de la solución.
