Jakie są różne rodzaje ogniw paliwowych?

Ogniwa paliwowe przekształcają energię chemiczną w energię elektryczną.Są one podobne do akumulatorów funkcyjnych, z tym wyjątkiem, że reagenty chemiczne w ogniwie paliwowym można uzupełnić po wyczerpaniu.Ogniwo paliwowe zazwyczaj charakteryzuje się rodzajem zastosowanego elektrolitu, jego temperaturą roboczą i możliwymi zastosowaniami.Większość badań ogniw paliwowych koncentrowała się wokół aplikacji samochodowych, choć są one również badane pod kątem eksploracji przestrzeni.

Ważną cechą ogniwa paliwowego jest rodzaj zastosowanego elektrolitu.Elektrolit w ogniwie paliwowym łączy paliwo i utleniacz elektrycznie, jednocześnie utrzymując je fizycznie.Elektrolity stosowane w technologii ogniw paliwowych mogą być płynne lub stałe, co prowadzi do różnych zalet i wyzwań projektowych.

Pomocnym sposobem klasyfikacji ogniw paliwowych jest ich temperatura pracy.Wiele wzorów, takich jak ogniwo paliwowe tlenku stałego, wymaga wysokich temperatur roboczych, aby osiągnąć wysoką wydajność energetyczną.Reakcje w tych wysokich temperaturach często mogą przekształcić bardziej wewnętrzną energię chemiczną w energię elektryczną, zamiast tracić dużo energii poprzez ciepło odpadowe.Z drugiej strony ogniwa paliwowe o niższych temperaturach roboczych są zwykle bardziej przenośne.Polimerowe ogniwa paliwowe (PEMFC) są badane pod kątem obiecującego zastosowania w transporcie.

PEMFC mogą osiągnąć stosunkowo wysoką wydajność podczas pracy w temperaturze mniejszej niż 212 stopni Fahrenheita (100 stopni celsjusza).Taka niska temperatura robocza pozwala szybko się uruchomić ogniwo paliwowe.Ten rodzaj ogniwa paliwowego wykorzystuje również solidną folię z tworzywa sztucznego jako elektrolit, co sprawia, że uszczelnienie ogniw paliwowych jest prostsze niż w przypadku innych rodzajów elektrolitów.Ta kombinacja funkcji sprawiła, że PEMFC był idealnym kandydatem do wymiany silników spalania samochodowego.

Niektóre spekulowali, że ogniwa paliwowe ostatecznie całkowicie zastąpią systemy transportu oparte na benzynie.Gospodarka oparta na wodorze, a nie oleju, może cieszyć się kilkoma kluczowymi zaletami.Po pierwsze, emisja pojazdów byłaby ograniczona do pary wodnej, która nie stanowi oczywistego zagrożenia środowiskowego.Po drugie, pojazdy napędzane wodorem mogą ostatecznie okazać się mocniejszy na jednostkę masy paliwa.Wreszcie, podaż wodoru może potencjalnie być zasobem odnawialnym, w przeciwieństwie do paliw kopalnych, które nie są odnawialne.

Badania paliwowe alkaliczne są typem stosowanym w eksploracji przestrzeni, w tym APOLLO SPACELLIGHTS na Księżyc.Łączą wodór i tlen, aby wytwarzać energię elektryczną, uwalniając ciepło i wodę w tym procesie.W wodnym roztworze alkalicznym stosuje się jako elektrolit w tego rodzaju ogniwach paliwowych.Alkaliczne ogniwa paliwowe cieszą się wysokim poziomem rozwoju technologii i mogą mieć wydajność elektryczną nawet 60%.Koszt tych ogniw paliwowych uniemożliwił jednak ich powszechne przyjęcie w zastosowaniach naziemnych.