Pilas de combustible PEM: Introducción a la instrumentación y modelado orientados al control de temperatura

Abstract

Las pilas de combustible son dispositivos electroquímicos que convierten la energía química del hidrógeno y el oxígeno directamente en electricidad. Esta tecnología despierta mucho interés en todo el mundo, principalmente debido a que se perfila como un reemplazante de las actuales tecnologías basadas en combustibles fósiles, tanto en la industria automotriz como en la generación de electricidad domiciliaria. En este sentido, las pilas de combustible presentan como principales ventajas: mayor eficiencia respecto a los motores de combustión interna convencionales; bajas emisiones, ya que los subproductos de la reacción química son agua y calor; y bajo ruido, aún cuando es necesario el uso de compresores, bombas y ventiladores para su funcionamiento. Se encuentra que la regulación de temperatura en una celda o pila PEM se puede dividir en dos casos diferentes. El primero de ellos se da en las pilas de combustible de bajas potencias (<100 W) donde es necesario entregarle calor para llevarla a la temperatura de trabajo. El segundo caso se da en pilas de gran potencia (>1 kW) donde el calor generado internamente en la pila (por la reacción química y la circulación de corriente) hace que sea necesario extraer calor para mantener la temperatura en el valor deseado. Para las pilas de potencias intermedias (entre 100 y 1000 W), la necesidad de calentar o refrigerar depende principalmente del diseño particular y del valor de corriente de trabajo. En este marco, en el presente articulo se presenta la metodología propuesta para resolver el problema de control de temperatura de una pila de combustible tipo PEM experimental de baja potencia desarrollada en el INIFTA.