Úvod k 5 typům palivových článků

Proton Exchange Membrane Fuel Cell využívá jako elektrolyt protonovou výměnnou membránu. V tomto typu palivového článku je vodík přiváděn přes anodu, zatímco plynný kyslík je přiváděn ke katodě, přičemž jako elektrolyt mezi nimi působí membrána pro výměnu protonů. Během elektrochemické reakce se plynný vodík na anodě štěpí na protony a elektrony. Zatímco protony procházejí membránou pro výměnu protonů, elektrony proudí vnějším obvodem a generují elektrickou energii. Na katodě se kyslík slučuje s protony a elektrony a jako vedlejší produkt vzniká vodní pára. PEMFC nabízejí výhody, jako je vysoká hustota výkonu, rychlý startovací čas a vysoce účinná konverze, díky čemuž jsou široce používány v dopravních prostředcích, jako jsou osobní automobily a lehké nákladní automobily.

Alkalický palivový článek používá jako elektrolyt roztok hydroxidu draselného. V AFC se vodíkový plyn rozkládá na vodíkové ionty a elektrony na anodě. Vodíkové ionty procházejí roztokem hydroxidu draselného, ​​zatímco elektrony proudí vnějším obvodem a generují elektrickou energii. Na katodě se kyslík slučuje s vodíkovými ionty a elektrony, čímž vzniká voda jako vedlejší produkt. AFC vykazují vysoce účinnou konverzi a trvanlivost, ale kvůli korozivnosti roztoku hydroxidu draselného nacházejí široké uplatnění ve specifických oblastech, jako je letectví a obrana.

Palivový článek s kyselinou fosforečnou používá jako elektrolyt kyselinu fosforečnou. V PAFC se plynný vodík štěpí na protony a elektrony na anodě. Protony migrují elektrolytem kyseliny fosforečné, zatímco elektrony proudí vnějším obvodem a generují elektrickou energii. Na katodě se kyslík slučuje s protony a elektrony a jako vedlejší produkt vzniká voda. PAFC nabízejí vysoce účinnou konverzi a stabilitu, běžně používané v generátorových soustrojích a kogeneračních systémech.

Palivový článek s pevným oxidem využívá jako elektrolyt pevný oxidový materiál. V SOFC se vodíkový plyn rozkládá na protony a elektrony na anodě. Protony migrují přes pevný oxidový elektrolyt, zatímco elektrony proudí vnějším obvodem a generují elektrickou energii. Na katodě kyslík podléhá oxidaci, když se spojuje s protony a elektrony, čímž vznikají kyslíkové ionty. Tyto kyslíkové ionty procházejí pevným oxidovým elektrolytem zpět k anodě, kde reagují s plynným vodíkem, přičemž jako vedlejší produkt vzniká vodní pára. SOFC nabízejí výhody, jako je vysoce účinná konverze, flexibilita paliva a dlouhá životnost, díky čemuž se běžně používají v generátorových soustrojích a kogeneračních systémech.

Roztavený uhličitanový palivový článek (MCFC) je také vysokoteplotní palivový článek, který jako elektrolyt využívá roztavený uhličitan. V MCFC se palivový plyn obvykle skládá ze směsi vodíku a oxidu uhličitého. Tyto plyny se v anodové reakční zóně rozkládají na uhličitanové ionty a elektrony. Uhličitanové ionty mohou při vysokých teplotách migrovat skrz roztavený uhličitanový elektrolyt a v katodové reakční zóně se slučovat s kyslíkem za vzniku vody, oxidu uhličitého a elektronů. Elektrony proudí vnějším obvodem a produkují elektrickou energii. Provozní teplota MCFC se obecně pohybuje od 600 do 700 stupňů Celsia.