Τι είναι η τεχνολογία κυψελών καυσίμου;

Η τεχνολογία κυψελών καυσίμου είναι η χρήση κυττάρων καυσίμου για την παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας σε κινητήρες ισχύος.Τα κύτταρα καυσίμου έρχονται σε μια ποικιλία τύπων και κάθε τύπος μπορούν να χρησιμοποιηθούν για την τροφοδοσία διαφορετικών τύπων αντικειμένων, όπως οχήματα μεταφοράς ή μεγάλες γεννήτριες.Η τεχνολογία κυψελών καυσίμων έχει έρθει στο προσκήνιο της ενεργειακής τεχνολογίας ως εναλλακτική πηγή.

Μια κυψέλη καυσίμου παράγει ηλεκτρική ενέργεια μέσω μετατροπής οξυγόνου και υδρογόνου στο νερό.Μέσω της μεταφοράς των ηλεκτρονίων που περιέχονται στο υδρογόνο στο κύτταρο, δημιουργείται η ηλεκτρική ενέργεια άμεσης ρεύματος και κατευθύνεται σε έναν κινητήρα.Ένα από τα σημαντικότερα πλεονεκτήματα της χρήσης κυττάρων καυσίμου για τη δημιουργία ηλεκτρικής ενέργειας είναι ότι τα υποπροϊόντα της διαδικασίας είναι μόνο το νερό και η θερμότητα, ενώ η χρήση ορυκτών καυσίμων για ενέργεια δημιουργεί ρύπανση και απόβλητα.Επίσης, μια κυψέλη καυσίμου δεν χρειάζεται να επαναφορτιστεί, εφόσον έχει υδρογόνο και οξυγόνο για να μετατραπεί σε ενέργεια, αλλά δεν μπορεί να αποθηκεύσει ενέργεια όπως μια μπαταρία.

Υπάρχουν πέντε κύριοι τύποι κυττάρων καυσίμου: φωσφορικό οξύ, τετηγμένο ανθρακικό, στερεό οξείδιο, μεμβράνη αλκαλικών και πρωτονίων.Κάθε τύπος έχει χρησιμοποιηθεί για την τροφοδοσία μιας ποικιλίας αντικειμένων και ο καθένας έχει τα δικά του πλεονεκτήματα και ελλείψεις για χρήση στην παραγωγή ενέργειας.Η έρευνα εξακολουθεί να διεξάγεται για τον καλύτερο τρόπο χρήσης της παραγόμενης ενέργειας και του τρόπου δημιουργίας οικονομικά αποδοτικών τρόπων χρήσης των κυττάρων.

Στις ΗΠΑ στη δεκαετία του 1960, τα διαστημόπλοια Apollo που δημιουργήθηκαν από την Εθνική Αεροναυτική και Διαστήματος Διαστήματος των ΗΠΑ (NASA) χρησιμοποίησαν κυψέλες αλκαλικών καυσίμων για να παρέχουν ενέργεια, θερμότητα και παροχή νερού στο διαστημικό πλήρωμα.Μια κυψέλη καυσίμου αλκαλίου είναι ο λιγότερο δαπανηρός τύπος τεχνολογίας κυψελών καυσίμου που παράγει και η αποτελεσματικότητά του είναι περίπου 70 %.Τα τετηγμένα κυψέλες καυσίμου ανθρακικού άλατος είναι εξαιρετικά κύτταρα υψηλής θερμοκρασίας και η νέα τεχνολογία αναπτύσσεται για την εφαρμογή τους σε σταθμούς ηλεκτροπαραγωγής ή σε πόλεις εξουσίας ή μεγάλα εργοστάσια.Δεδομένου ότι αυτά τα κύτταρα μπορούν να φτάσουν μέχρι 1.200 deg (περίπου 650 deg, C), η απόβλητη θερμότητα μπορεί να ανακυκλωθεί για χρήση ενέργειας.

Το φωσφορικό οξύ χρησιμοποιείται στην τεχνολογία κυψελών καυσίμου για την τροφοδοσία μικρών γεννητριών σε εμπορικά κτίρια.Έχει επίσης αποτελεσματικό στην τροφοδοσία μεγαλύτερων οχημάτων, όπως τα λεωφορεία.Τα κύτταρα καυσίμου φωσφορικού οξέος ήταν ο πρώτος τύπος που χρησιμοποιήθηκε σε μεγάλη εμπορική κλίμακα.

Τα κύτταρα καυσίμου μεμβράνης ανταλλαγής πρωτονίων έχουν αποδειχθεί ότι είναι χρήσιμα για την παραγωγή ενέργειας σε αυτοκίνητα ή σπίτια.Η χαμηλότερη ποσότητα θερμότητας που απαιτείται για αυτά τα κύτταρα καυσίμου τους επιτρέπει να χρησιμοποιούνται πιο γρήγορα και είναι ασφαλέστερα για χρήση γύρω από άλλα μηχανικά μέρη.Η αποθήκευση αρκετού υδρογόνου σε ένα επιβατικό αυτοκίνητο για ταξίδια μεγάλων αποστάσεων, ωστόσο, αποτελεί εμπόδιο στη χρήση κυττάρων μεμβράνης ανταλλαγής πρωτονίων για τεχνολογία κυττάρων καυσίμου.

Τα κύτταρα καυσίμου στερεού οξειδίου είναι ένας άλλος τύπος κυττάρων που λειτουργούν σε υψηλή θερμοκρασία και χρησιμοποιούνται σε μεγάλες γεννήτριες.Αυτοί οι τύποι κυττάρων είναι σε θέση να δημιουργήσουν μεγάλη ποσότητα ενέργειας και είναι εξαιρετικά αποτελεσματικοί.Το μειονέκτημα, ωστόσο, είναι ότι η υψηλή ποσότητα θερμότητας που απαιτείται για την παραγωγή της ηλεκτρικής ενέργειας απαιτεί από μια εταιρεία να τοποθετήσει πολλές ασφάλειες και επιχειρησιακές ασπίδες, γεγονός που μπορεί να οδηγήσει σε πρόσθετα έξοδα.

Η τεχνολογία κυψελών καυσίμου εξακολουθεί να είναι πολύ δαπανηρή για να λειτουργήσει ως εναλλακτική λύση ή αντικατάσταση των μπαταριών σε ηλεκτρονικά ή συσκευές μικρής κλίμακας.Ωστόσο, η τεχνολογία συνεχίζει να προχωράει, ειδικά ως ενεργειακή παροχή οχημάτων.Η πίεση από τις κυβερνήσεις και τις περιβαλλοντικές υπηρεσίες έχει αυξήσει το κίνητρο για τη μείωση της εξάρτησης από τα ορυκτά καύσιμα και το αέριο για την παροχή ενέργειας μιας χώρας και πολλοί στρέφονται στην τεχνολογία κυψελών καυσίμων για λύσεις.