Co je technologie palivových článků?
Technologie palivových článků je využití palivových článků k výrobě elektřiny pro výkonové motory. Palivové články přicházejí v různých typech a každý typ lze využít k napájení různých typů objektů, jako jsou přepravní vozidla nebo velké generátory. Technologie palivových článků se dostala do popředí energetické technologie jako alternativního zdroje.
Palivový článek vyrábí elektřinu přeměnou kyslíku a vodíku na vodu. Přenosem elektronů obsažených ve vodíku do buňky se vytvoří stejnosměrná elektřina a směřuje do motoru. Jednou z hlavních výhod využití palivových článků k výrobě elektřiny je to, že vedlejšími produkty procesu jsou pouze voda a teplo, zatímco používání fosilních paliv pro energii vytváří znečištění a plýtvání. Také palivový článek nemusí být dobíjen, pokud má vodík a kyslík, aby se přeměnil na energii, ale nemůže ukládat energii jako baterie.
Existuje pět hlavních typů palivových článků: kyselina fosforečná, roztavený uhličitan, pevný oxid, zásaditá a protonová výměnná membrána. Každý typ byl použit k napájení různých objektů a každý má své vlastní výhody a nedostatky pro použití při výrobě energie. Stále probíhá výzkum, jak nejlépe využít vyrobenou energii a jak vytvořit nákladově efektivní způsoby využití buněk.
V USA v 60. letech používaly kosmické lodě Apollo vytvořené americkou Národní leteckou a kosmickou správou (NASA) alkalické palivové články, aby dodávaly energii, teplo a dodávku vody vesmírné posádce. Alkalický palivový článek je nejméně nákladný typ technologie palivových článků, který se vyrábí, a jeho účinnost je kolem 70 procent. Palivové články z roztaveného uhličitanu jsou extrémně vysokoteplotní články a vyvíjí se nová technologie pro jejich použití v elektrárnách nebo v městech nebo velkých továrnách. Protože tyto články mohou dosáhnout až 1 200 ° F (asi 650 ° C), lze odpadní teplo recyklovat pro energetické využití.
Kyselina fosforečná se používá v technologii palivových článků k napájení malých generátorů v komerčních budovách. Bylo také účinné při napájení větších vozidel, jako jsou autobusy. Palivové články s kyselinou fosforečnou byly prvním typem, který byl použit ve velkém komerčním měřítku.
Ukázalo se, že palivové články pro výměnu protonových membrán jsou užitečné pro výrobu energie v autech nebo domácnostech. Nižší množství tepla potřebné pro tyto palivové články jim umožňuje jejich použití rychleji a jsou bezpečnější pro použití kolem jiných mechanických částí. Ukládání dostatečného množství vodíku v osobním automobilu pro dálkové cestování však bylo překážkou pro použití membránových článků pro výměnu protonů pro technologii palivových článků.
Palivové články s pevným oxidem jsou dalším typem článku, který pracuje při vysoké teplotě a používá se ve velkých generátorech. Tyto typy buněk jsou schopny vytvářet velké množství energie a jsou vysoce účinné. Nevýhodou však je, že vysoké množství tepla potřebného k výrobě elektřiny vyžaduje, aby společnost zavedla mnoho bezpečnostních a provozních štítů, což může vést k dalším nákladům.
Technologie palivových článků je stále příliš drahá na to, aby fungovala jako alternativa nebo náhrada baterií v elektronice nebo zařízeních malého rozsahu. Tato technologie však pokračuje v pokroku, zejména jako dodávka energie pro vozidla. Tlak vlád a agentur životního prostředí zvýšil motivaci snížit závislost na fosilních palivech a plynu na dodávce energie v zemi a mnoho z nich se obrací k technologii palivových článků, která hledá řešení.