H₂ se suministra al ánodo y O₂ al cátodo a través de los canales de flujo en las placas bipolares. Los gases se difunden a través del GDL hasta alcanzar la capa catalizadora.
En la capa catalizadora anódica (Pt/C), el H₂ se oxida: H₂ → 2H⁺ + 2e⁻. Las nanopartículas de platino reducen la energía de activación necesaria.
Los protones H⁺ cruzan la membrana electrolítica (Nafion) hacia el cátodo. Los electrones NO pueden cruzar — están forzados a viajar por el circuito externo.
El flujo forzado de electrones por el circuito externo constituye la corriente eléctrica. Esta corriente alimenta la carga conectada.
En el cátodo: ½O₂ + 2H⁺ + 2e⁻ → H₂O. El agua es el único subproducto.
| Criterio | Batería | Celda de Combustible |
|---|---|---|
| Naturaleza | Almacenador de energía | Conversor de energía |
| Reactivos | Internos (limitados) | Externos (suministro continuo) |
| Autonomía | Tamaño de la batería | Tamaño del tanque de H₂ |
| Recarga | Recarga eléctrica (horas) | Repostaje de combustible (min) |
| Densidad energía | Limitada por química interna | Escalable con tanque externo |
| Ciclo de vida | Degradación con ciclos | Estable con suministro de reactivos |
| Tipo | Electrolito | Temp. (°C) | Eficiencia | Aplicaciones |
|---|---|---|---|---|
| PEMFC | Nafion | 60–100 | 40–60% | Vehículos, portátiles |
| AFC | KOH | 90–100 | 60–70% | Espacio (NASA) |
| PAFC | H₃PO₄ | 175–200 | ~85% | Estacionaria |
| MCFC | Carbonatos | 600–1000 | 60–65% | Industrial, CH₄ |
| SOFC | ZrO₂/Y₂O₃ | 600–1000 | 60–70% | Gran escala |
| DMFC | Nafion (MeOH) | 60–130 | 20–40% | Portátiles |
El H₂ no es una fuente primaria de energía, sino un vector energético que almacena y transporta energía.
Electrólisis + energía renovable. Cero emisiones netas de CO₂.
Reformado de gas natural con captura de carbono (CCS).
Gasificación de carbón o reformado sin captura. ~95% de la producción actual.