Co to jest technologia ogniw paliwowych?
Technologia ogniw paliwowych polega na wykorzystaniu ogniw paliwowych do wytwarzania energii elektrycznej do napędzania silników. Ogniwa paliwowe występują w różnych typach, a każdy z nich może być wykorzystywany do zasilania różnego rodzaju obiektów, takich jak pojazdy transportowe lub duże generatory. Technologia ogniw paliwowych stała się wiodącą technologią energetyczną jako alternatywnym źródłem.
Ogniwo paliwowe wytwarza energię elektryczną poprzez konwersję tlenu i wodoru do wody. Poprzez przeniesienie elektronów zawartych w wodorze do komórki wytwarzany jest prąd stały i kierowany do silnika. Jedną z głównych zalet stosowania ogniw paliwowych do wytwarzania energii elektrycznej jest to, że produktami ubocznymi procesu są tylko woda i ciepło, podczas gdy stosowanie paliw kopalnych do wytwarzania energii powoduje zanieczyszczenie i odpady. Ponadto ogniwo paliwowe nie musi być ładowane, dopóki ma wodór i tlen, aby przekształcić je w energię, ale nie może magazynować energii tak jak akumulator.
Istnieje pięć głównych rodzajów ogniw paliwowych: kwas fosforowy, stopiony węglan, stały tlenek, zasady i membrana wymiany protonów. Każdy typ został wykorzystany do zasilania różnych obiektów, a każdy ma swoje zalety i wady do wykorzystania w produkcji energii. Wciąż prowadzone są badania nad tym, jak najlepiej wykorzystać wytworzoną energię i jak stworzyć opłacalne sposoby wykorzystania ogniw.
W Stanach Zjednoczonych w latach 60. statki kosmiczne Apollo stworzone przez US National Aeronautics and Space Administration (NASA) wykorzystały alkaliczne ogniwa paliwowe do dostarczenia energii, ciepła i wody dla załogi kosmicznej. Alkaliczne ogniwo paliwowe jest najtańszym rodzajem technologii ogniw paliwowych, a jego wydajność wynosi około 70 procent. Ogniwa paliwowe ze stopionego węglanu są ogniwami o bardzo wysokiej temperaturze i opracowywana jest nowa technologia do ich zastosowania w elektrowniach lub do zasilania miast lub dużych fabryk. Ponieważ ogniwa te mogą osiągnąć do 1200 ° F (około 650 ° C), ciepło odpadowe można odzyskać w celu wykorzystania energii.
Kwas fosforowy jest wykorzystywany w technologii ogniw paliwowych do zasilania małych generatorów w budynkach komercyjnych. Jest również skuteczny w zasilaniu większych pojazdów, takich jak autobusy. Ogniwa paliwowe z kwasem fosforowym były pierwszym rodzajem zastosowanym na dużą skalę komercyjną.
Wykazano, że ogniwa paliwowe z membraną wymiany protonów są przydatne do produkcji energii w samochodach lub domach. Niższa ilość ciepła wymagana dla tych ogniw paliwowych pozwala na szybsze ich użycie i jest bezpieczniejsza w przypadku innych części mechanicznych. Jednak gromadzenie wystarczającej ilości wodoru w samochodzie osobowym do podróży na duże odległości było przeszkodą w zastosowaniu ogniw membranowych z wymianą protonów w technologii ogniw paliwowych.
Ogniwa paliwowe na tlenek stały to inny rodzaj ogniw, które działają w wysokiej temperaturze i są stosowane w dużych generatorach. Tego rodzaju ogniwa są w stanie wytworzyć dużą ilość energii i są bardzo wydajne. Wadą jest jednak to, że duża ilość ciepła potrzebna do wytworzenia energii elektrycznej wymaga od firmy zainstalowania wielu osłon bezpieczeństwa i operacyjnych, co może skutkować dodatkowymi kosztami.
Technologia ogniw paliwowych jest wciąż zbyt droga, aby działać jako alternatywa lub zamiennik akumulatorów w małej elektronice lub urządzeniach. Technologia nadal się rozwija, zwłaszcza jako źródło energii dla pojazdów. Naciski ze strony rządów i agencji ochrony środowiska zwiększyły motywację do zmniejszenia uzależnienia od paliw kopalnych i gazu do zaopatrzenia kraju w energię, a wielu z nich zwraca się o rozwiązania w zakresie technologii ogniw paliwowych.