1. Electrodos:
* Ánodo: Donde el combustible (por ejemplo, hidrógeno) se oxida.
* Cátodo: Donde el oxidante (por ejemplo, oxígeno) se reduce.
* Materiales:
* Metales: El platino (Pt), el paladio (Pd), el níquel (Ni), el oro (Au) y las aleaciones se utilizan comúnmente como catalizadores debido a su alta actividad y conductividad.
* Carbono: El negro de humo, los nanotubos de carbono y el grafeno ofrecen una gran superficie y conductividad.
* Óxidos metálicos: Los óxidos de metales de transición como cobalto, níquel y manganeso se pueden utilizar como catalizadores o soportes.
* Cerámica: Algunas cerámicas como los cermets (compuestos metal-cerámicos) ofrecen estabilidad y alta conductividad a temperaturas elevadas.
2. Electrolito:
* Función: Conduce iones entre el ánodo y el cátodo.
* Tipos:
* Membrana de intercambio de protones (PEM): Membranas delgadas de polímero (a menudo Nafion) que conducen protones. Utilizado en pilas de combustible de baja temperatura.
* Alcalino: Las soluciones de hidróxido de potasio (KOH) u otros hidróxidos alcalinos conducen iones de hidróxido. Utilizado en pilas de combustible alcalinas.
* Óxido sólido: Los materiales cerámicos como la circona estabilizada con itria (YSZ) conducen iones de oxígeno. Utilizado en pilas de combustible de alta temperatura.
* Carbonato fundido: La mezcla de carbonatos de metales alcalinos fundidos conduce iones carbonato. Utilizado en pilas de combustible de alta temperatura.
* Ácido fosfórico: El ácido fosfórico concentrado conduce protones. Utilizado en pilas de combustible de ácido fosfórico.
3. Separador:
* Función: Separa físicamente el ánodo y el cátodo al mismo tiempo que permite el transporte de iones.
* Materiales:
* Polímeros: A menudo se utiliza en pilas de combustible PEM.
* Cerámica: Utilizado en pilas de combustible de óxido sólido.
4. Placa Bipolar:
* Función: Conduce electrones entre las celdas de una pila de combustible y distribuye los reactivos.
* Materiales:
* Metales: Acero inoxidable, titanio, grafito y composites.
* Grafito: A menudo se utiliza por su buena conductividad eléctrica y resistencia a la corrosión.
* Compuestos: Los compuestos de metal y polímero ofrecen opciones livianas.
5. Juntas y Sellos:
* Función: Evite fugas y garantice el sellado adecuado de la pila de pilas de combustible.
* Materiales:
* Elastómeros: Silicona, Viton y otros polímeros resistentes a altas temperaturas.
* Metales: A menudo se utiliza en pilas de combustible de alta temperatura.
La elección de los materiales adecuados para una pila de combustible depende de:
* Temperatura de funcionamiento: Diferentes materiales tienen diferente estabilidad térmica.
* Combustible y oxidante: La compatibilidad química de los materiales con los reactivos es esencial.
* Requisitos de rendimiento: La conductividad, la superficie y la durabilidad son factores importantes.
* Costo: La rentabilidad juega un papel importante en la viabilidad comercial de las pilas de combustible.
El desarrollo de nuevos materiales y diseños innovadores continúa mejorando el rendimiento de las pilas de combustible y reduciendo costes.
