Jaké jsou různé typy palivových článků?
Palivové články přeměňují chemickou energii na elektřinu. Jsou podobné funkcím baterií, až na to, že chemické reaktanty v palivovém článku mohou být doplněny, když dojde. Palivový článek je obvykle charakterizován typem použitého elektrolytu, jeho provozní teplotou a možnými aplikacemi. Většina výzkumů v oblasti palivových článků byla zaměřena na automobilové aplikace, ačkoli se také zkoumají pro průzkum vesmíru.
Důležitou charakteristikou palivového článku je typ použitého elektrolytu. Elektrolyt v palivovém článku elektricky spojuje palivo a oxidační činidlo, přičemž je udržuje fyzicky oddělené. Elektrolyty používané v technologii palivových článků mohou být buď kapalné, nebo pevné, což vede k různým konstrukčním výhodám a výzvám.
Užitečným způsobem klasifikace palivových článků je jejich pracovní teplota. Mnoho konstrukcí, jako je palivový článek s pevným oxidem, vyžaduje vysoké provozní teploty, aby se dosáhlo vysoké energetické účinnosti. Reakce při těchto vysokých teplotách mohou často přeměnit více vnitřní chemické energie na elektřinu, spíše než ztratit hodně energie odpadním teplem. Na druhé straně palivové články s nižšími provozními teplotami jsou obvykle přenosnější. Palivové články pro výměnu polymerů (PEMFC) jsou studovány z hlediska jejich slibné aplikace v dopravě.
PEMFC mohou dosáhnout relativně vysoké účinnosti při provozu při teplotě nižší než 212 stupňů Fahrenheita (100 stupňů Celsia). Tak nízká provozní teplota umožňuje palivovému článku rychle nastartovat. Tento typ palivového článku také používá jako elektrolyt pevný plastový film, což usnadňuje utěsnění palivového článku než u jiných typů elektrolytů. Díky této kombinaci funkcí je PEMFC ideálním kandidátem pro výměnu spalovacích motorů automobilů.
Někteří spekulovali, že palivové články nakonec zcela nahradí přepravní systémy založené na benzínu. Ekonomika založená na vodíku, nikoli na ropě, by mohla mít několik klíčových výhod. Nejprve by emise vozidel byly omezeny na vodní páru, což nepředstavuje zjevnou environmentální hrozbu. Za druhé, vozidla poháněná vodíkem se nakonec mohou ukázat silnější na jednotku hmotnosti paliva. Konečně, dodávka vodíku by mohla být potenciálně obnovitelným zdrojem, na rozdíl od fosilních paliv, která nejsou obnovitelná.
Alkalické palivové články jsou typem používaným při průzkumu vesmíru, včetně kosmických letů Apollo na Měsíc. Kombinují vodík a kyslík, aby při výrobě elektřiny uvolnili teplo a vodu. V tomto typu palivového článku se jako elektrolyt používá vodný alkalický roztok. Alkalické palivové články mají vysokou úroveň technologického vývoje a mohou mít elektrickou účinnost až 60%. Náklady na tyto palivové články však zabránily jejich rozsáhlému přijetí v pozemních aplikacích.