Principis bàsics i desenvolupament de piles de combustible
Una pila de combustible és un dispositiu de conversió d’energia. Es basa en el principi de l’electroquímica, és a dir, en el principi de funcionament d’una pila primària. L’energia química emmagatzemada al combustible i l’oxidant es converteix de forma isotèrmica en energia elèctrica i el procés real és una reacció redox. La pila de combustible es compon principalment de quatre parts, a saber, un ànode, un càtode, un electròlit i un circuit extern. El gas combustible i el gas oxidant s’introdueixen respectivament des de l’ànode i el càtode de la pila de combustible. El gas combustible emet electrons a l’ànode i els electrons són conduïts al càtode mitjançant un circuit extern i combinats amb el gas oxidant per generar ions. Sota l’acció d’un camp elèctric, els ions migren cap a l’ànode a través de l’electròlit, reaccionen amb el gas combustible, formen un bucle i generen un corrent elèctric. Al mateix temps, la pila de combustible genera una certa quantitat de calor a causa de la seva pròpia reacció electroquímica i la resistència interna de la bateria. Els càtodes de la bateria, a més de conduir electrons, també actuen com a catalitzadors de la reacció redox. Quan el combustible és un hidrocarbur, es necessita que l’ànode tingui una major activitat catalítica. Els anodes i els càtodes solen ser porosos per facilitar el pas de gasos de reacció i la descàrrega del producte. L’electròlit funciona per transferir ions i separar el combustible i el gas oxidant. Per bloquejar la barreja dels dos gasos, es produeix el curtcircuit intern de la bateria i l'electròlit sol ser una estructura densa.