Formalment es considera que una pila o cel·la de combustible és un generador electroquímic d'energia on el treball elèctric s'obté a partir d'una reacció química que només es produeix en un determinat sentit i a la qual els reactius (combustible i oxidant) es troben a l'exterior de la pila pròpiament dita. El treball es produeix mentre hi hagi flux dels reactius.
El fet que es necessiti un flux continu de reactius és una de les principals diferències amb les bateries convencionals.
Els reactius típics utilitzats en una cel·la de combustible són hidrogen en el costat de l'ànode i oxigen en el costat del càtode (si es tracta d'una cel·la d'hidrogen). Per altra banda les bateries convencionals consumeixen reactius sòlids i, una vegada que s'han esgotat, ha d'ésser eliminada o recarregada amb electricitat. Generalment, els reactius "flueixen cap a dintre" i els productes de la reacció "flueixen cap a fora". L'operació a llarg termini virtualment contínua és factible mentre es mantinguin aquests fluxos.
Tipus de cel·les de combustible:
| Nom | Electròlit | Rang | Temperatura
de treball | Eficiència
elèctrica | Estat |
|---|
| Pila de combustible reversible | | | | | Kit per l'ensenyament |
| Blue Energy | membrana de polietilè | Superior a 250 kW | | | Investigació |
| Pila de combustible biològica (MFC) | | | | | |
| Pila de combustible de zinc | | | | | |
| Bateria de fluxe | | | | | Investigació |
| Pila de combustible alcalina (AFC) | solució alcalina | de 10 a 100 kW | inferior a 80 °C | Cel·la: 60–70% Sistema: 62% | Comercialitzant-se/
Investigació |
| Pila de combustible de membrana d'intercanvi de protons (PEM FC) | membrana polimèrica(ionòmer) | de 0,1 a 500 kW | 70–200 °C, | Cel·la: 50–70 % Sistema: 30–50 % | Comercialitzant-se/
Investigació |
| Pila de combustible directa de borhidrur (DBFC) | solució alcalina NaOH | | 70 °C | | Investigació |
| Pila de combustible d'àcid fòrmic (FAFC) | àcid fòrmic | | 90–120 °C | | Investigació |
| Pila de combustible directe de metanol (DMFC) | membrana polimérica | de pocos mW a 100 kw | 90–120 °C | Cel·la: 20–30 % | Comercialitzant-se/
Investigació |
| Pila de combustible directe d'etanol (DEFC) | | | | | Investigació |
| Pila de combustible d'àcid fosfòric (PAFC) | Àcid fosfòric | Superior a 10 MW | 200 °C | Cel·la: 55 % Sistema: 40 % | Comercialitzant-se/
Investigació |
| Pila de combustible de carbonat fos (MCFC) | Carbonat-Alcalí Fos | 100 MW | 650 °C | Cel·la: 55 % Sistema: 47 % | Comercialitzant-se/
Investigació |
| Pila de combustible de ceràmica protònica (PCFC) | ceràmica | | 700 °C | | Investigació |
| Pila de combustible d'òxid sòlid (SOFC) | Electròlit de ceràmica oxidada | Superior a 100 MW | 800–1000 °C | Cel·la: 60–65 % Sistema: 55–60 % | Comercialitzant-se/
Investigació
|
Estat actual de la tecnologia:
En l'actualitat la barrera principal per a comercialitzar piles de combustible és el seu cost de producció. Avui dia, el cost de fabricació de qualsevol sistema de piles de combustible és més alt que el de equips equivalents amb tecnologia convencional.
Relació amb la energia de hidrogen:
Les dues principal característiques de l'hidrogen, considerat com a combustible, són: que només produeix vapor d'aigua com a únic residu al ser emprat i que ha de ser produït, en no trobar-se directament en pous o jaciments.
No obstant això, lluny de ser inconvenient, aquest fet és un avantatge: cada país, cada regió, pot produir l'hidrogen que nessecita a partir de les fonts primàries de les que dispose, així, es posible produir hidrogen des de combustibles fòssils, energia nuclear, i desde qualsevol font d'energia renovable.
Cotce d'hidrogen, vaixells, avions i submarins:
Hi ha nombrosos prototips i models de cotxes i autobusos basats en la tecnologia de cel·les de combustible en els quals se segueix investigant i fins i tot fabricant alguns models. La investigació segueix en curs en companyies com DaimlerChrysler, Ballard Power Systems, Ford, Volvo, Mazda, General Motors, Honda, la BMW, Hyundai i Nissan, entre d'altres. Un automòbil comercial pràctic basat amb cel·la de combustible no s'espera fins a almenys 2010 segons la indústria.
El Toyota FCHV PEM FC fuel cell. Un vehicle dissenyat per Toyota impulsat per hidrogen.
Els submarins Type 212A, un avançat disseny alemany per a desenvolupar submarins no nuclears, utilitza cel·les de combustible (desenvolupades per Siemens) per a impulsar nou propulsors i pot mantenir-se submergit durant setmanes sense haver de pujar a la superfície.
Submarí Type 212A al port.
De manera semblant Airbus està desenvolupant un prototip d'avió que utilitzi aquesta tecnologia.
Actualment, un equip dels estudiants universitaris anomenats Energy-Quest està planejant portar un vaixell accionat per cel·la de combustible d'hidrogen al voltant del món (així com altres projectes usant els combustibles eficients o renovables). La seva empresa es diu Tritó.
2. Pila de combustible de metanol (DMFC).
Temperatura d'operació: alrededor dels 105-245ºC.
