El auge de las pilas de combustible refrigeradas por aire y selladas por cátodo

Se avecina el auge de las pilas refrigeradas por aire con cátodo cerrado. Con la expansión gradual de aplicaciones de bajo consumo, como autobuses turísticos, carretillas elevadoras, vehículos aéreos no tripulados (UAV) y vehículos de dos ruedas, las pilas refrigeradas por aire se han incorporado gradualmente a las aplicaciones principales de las pilas de combustible. Estas pilas, con sus ventajas de buena adaptabilidad ambiental, durabilidad y fácil mantenimiento, han atraído mucha atención en el sector de las pilas de combustible refrigeradas por aire y se han convertido en un objetivo de gran interés.

Características técnicas y estado de aplicación de las pilas refrigeradas por aire con cátodo cerrado

Pilas refrigeradas por aire Se pueden dividir en dos categorías según sus características estructurales: de cátodo abierto y de cátodo cerrado. Entre ellas, la pila de cátodo abierto refrigerada por aire: el cátodo está expuesto directamente al ambiente y el aire ambiente se introduce en la pila mediante dispositivos como ventiladores. El aire sirve como fuente de gas de reacción y como disipador de calor.

La pila refrigerada por aire y cerrada por cátodo se caracteriza por no estar en contacto directo con el ambiente, y el suministro de aire y la disipación de calor se realizan por separado. Generalmente se requiere un sistema de suministro de aire específico, como un soplador o un compresor, para proporcionar el oxígeno necesario para la reacción, y se utiliza un sistema de disipación de calor independiente para eliminar el calor generado durante el funcionamiento de la pila.

En comparación con las pilas refrigeradas por aire con cátodo abierto, las pilas refrigeradas por aire con cátodo cerrado se ven menos afectadas por factores ambientales (como la temperatura, la humedad y la calidad del aire) gracias al suministro de aire independiente y la disipación de calor. Además, pueden evitar, en cierta medida, el impacto negativo del aire contaminado en la vida útil de las pilas de combustible, lo que resulta en una mayor durabilidad y una vida útil más larga.

"El rendimiento de las chimeneas refrigeradas por aire con cierre catódico depende en gran medida del diseño de los canales de gas y colectores para distribuir uniformemente el aire suministrado", afirmó el director técnico de una empresa nacional de chimeneas. Las chimeneas refrigeradas por aire con cierre catódico requieren subsistemas de suministro de aire complejos, que pueden incluir compresores, humidificadores, filtros de aire, etc. Esto también las hace relativamente menos afectadas por las condiciones ambientales circundantes, especialmente la temperatura y la humedad.

Naturalmente, las ventajas de las pilas de combustible refrigeradas por aire con cátodo cerrado residen en su estructura relativamente compleja, lo que también conlleva un coste relativamente mayor en comparación con las pilas de combustible refrigeradas por aire con cátodo abierto. Según la encuesta de Gaogong Hydrogen Power, a junio de 2025, con la premisa de compra a granel, el precio de las pilas de combustible refrigeradas por aire con cátodo abierto superaba generalmente los 4000 RMB/kW, y el de los sistemas refrigerados por aire con cátodo cerrado era al menos un 30 % superior.

En esta etapa, las pilas refrigeradas por aire con cátodo cerrado son adecuadas para aplicaciones de alta densidad de potencia (superior a 1 A/cm²). Estos escenarios de aplicación requieren espacio suficiente para los sistemas auxiliares de las pilas de combustible (subsistemas de refrigeración, suministro de aire y pretratamiento), con un rango de potencia típico de entre 2 kW y 100 kW.

En general, en esta etapa, a medida que la industria de las pilas de combustible se expande gradualmente desde los sistemas de pilas refrigeradas por agua de alta potencia utilizados en vehículos comerciales y automóviles de pasajeros hasta los sistemas de pilas refrigeradas por aire de pequeña y mediana potencia, como vehículos aéreos no tripulados, carretillas elevadoras y vehículos de dos ruedas, la expansión del mercado de las pilas de combustible cerradas refrigeradas por aire apenas ha comenzado. Queda por ver si podrán conquistar una mayor cuota de mercado gracias a sus propias ventajas. Desde la perspectiva de las futuras tendencias de desarrollo tecnológico, la investigación futura sobre pilas cerradas refrigeradas por aire debe centrarse en minimizar los sistemas de soporte para reducir la complejidad, la carga parásita y el espacio ocupado por el sistema en su conjunto, así como en la gestión y el control del sistema para lograr un rendimiento óptimo.