Las pilas de combustible de ácido fórmico ( pilas de combustible de ácido fórmico directo o DFAFC ) son una subcategoría de pilas de combustible de membrana de intercambio de protones donde el combustible, el ácido fórmico , no se reforma, sino que se alimenta directamente a la pila de combustible. Sus aplicaciones incluyen dispositivos electrónicos pequeños y portátiles, como teléfonos y computadoras portátiles, así como aplicaciones y vehículos de energía fija más grandes.
Ventajas
Similar al metanol , el ácido fórmico es una pequeña molécula orgánica que se alimenta directamente a la celda de combustible, eliminando la necesidad de un complicado reformado catalítico . El almacenamiento de ácido fórmico es mucho más fácil y seguro que el de hidrógeno porque no es necesario realizarlo a altas presiones y (o) bajas temperaturas.
El ácido fórmico en una concentración del 85% es inflamable y el ácido fórmico diluido figura en la lista de aditivos alimentarios de la Administración de Drogas y Alimentos de EE. UU. El principal peligro del ácido fórmico es el contacto de la piel o los ojos con el líquido o los vapores concentrados.
El ácido fórmico no atraviesa la membrana del polímero, por lo que su eficacia puede ser superior a la del metanol.
Reacciones
Los DFAFC convierten el ácido fórmico y el oxígeno en dióxido de carbono y agua para producir energía. La oxidación del ácido fórmico se produce en el ánodo de una capa de catalizador. Se forma dióxido de carbono y los protones (H + ) pasan a través de la membrana del polímero para reaccionar con el oxígeno en una capa de catalizador ubicada en el cátodo . Los electrones pasan a través de un circuito externo de ánodo a cátodo para proporcionar energía a un dispositivo externo.
- Ánodo: HCOOH → CO 2 + 2 H + + 2 e -
- Cátodo: O 2 + 4 H + + 4 e - → 2 H 2 O
- Reacción neta: 2 HCOOH + O 2 → 2 CO 2 + 2 H 2 O
Historia
Durante investigaciones anteriores, los investigadores descartaron el ácido fórmico como combustible práctico debido al alto sobrepotencial mostrado por los experimentos: esto significaba que la reacción parecía ser demasiado difícil para ser práctica. Sin embargo, en 2005-2006, otros investigadores (en particular el grupo de Richard Masel en la Universidad de Illinois en Urbana-Champaign ) encontraron que la razón del bajo rendimiento era el uso de platino como catalizador , ya que es común en la mayoría de los casos. otros tipos de pilas de combustible. Al usar paladio en su lugar, afirman haber obtenido un mejor rendimiento que las celdas de combustible de metanol directo equivalentes . [1] En abril de 2006, Tekion [2] a cabo la licencia exclusiva para la tecnología de células de combustible DFAFC utilizando membranas PEM y combustible fórmico-ácido de la Universidad de Illinois en Urbana-Champaign, y con una inversión de Motorola , [3] era se asoció con BASF para diseñar y fabricar paquetes de energía a fines de 2007, [4] pero el desarrollo parece haberse estancado y casi toda la información se eliminó del sitio web de Tekion antes del 24 de abril de 2010.
Neah Power Systems, Inc. y Silent Falcon UAS Technologies trabajaron juntos para integrar la tecnología de pila de combustible del reformador de ácido fórmico en el sistema aéreo no tripulado (UAS) de Silent Falcon, también conocido como "drone". [5]
En 2018, se publicó un trabajo que abordaba el problema de requerir un alto sobrepotencial mediante catalizadores de platino de sitio de átomo único dorado. [6]
Ver también
Referencias
- ^ S. Ha, R. Larsen y RI Masel (2005). "Caracterización del rendimiento del nanocatalizador de Pd / C para pilas de combustible de ácido fórmico directo". Revista de fuentes de energía . 144 : 28–34. doi : 10.1016 / j.jpowsour.2004.12.031 .CS1 maint: varios nombres: lista de autores ( enlace )
- ^ http://www.tekion.com
- ^ "Motorola invierte en la puesta en marcha de pilas de combustible" . 66mobile.com. 2005-11-13 . Consultado el 12 de marzo de 2014 .
- ^ "La pila de combustible de ácido fórmico recibe impulso" . Procesamiento químico. 2006-04-27 . Consultado el 12 de marzo de 2014 .
- ^ Edición de noviembre / diciembre de 2014 de Aerospace Manufacturing and Design , onlineamd.com [ se necesita cita completa ]
- ^ Zhang, Peng; Zheng, Nanfeng; Jiang, De-en; Chen, Shaowei; Almarhoon, Zainab; Aldalbahi, Ali; Regier, Tom; Yuan, Jun; Zhao, Xiaojing; Fung, Víctor; Deming, Christopher P .; Li, ZY; Duchesne, Paul N. (1 de noviembre de 2018). "Electrocatalizadores de platino de un solo sitio atómico de oro" (PDF) . Materiales de la naturaleza . 17 (11): 1033–1039. doi : 10.1038 / s41563-018-0167-5 .