Vilka är de olika typerna av bränsleceller?
Bränsleceller konverterar kemisk energi till elektricitet. De liknar batterier i funktion, förutom att de kemiska reaktanterna i en bränslecell kan fyllas på när de tar slut. En bränslecell kännetecknas vanligtvis av den typ av elektrolyt som används, dess driftstemperatur och dess möjliga tillämpningar. Mest forskning om bränsleceller har koncentrerats kring bilapplikationer, även om de också forskas för rymdutforskning.
En viktig egenskap hos en bränslecell är typen av elektrolyt som används. En elektrolyt i en bränslecell ansluter bränslet och oxidatorn elektriskt samtidigt som de hålls fysiskt åtskilda. Elektrolyter som används i bränslecellsteknologi kan vara antingen flytande eller fast, vilket kan leda till olika designfördelar och utmaningar.
Ett användbart sätt att klassificera bränsleceller är genom deras arbetstemperatur. Många konstruktioner, som bränslecellen med fast oxid, kräver höga driftstemperaturer för att uppnå hög energieffektivitet. Reaktioner vid dessa höga temperaturer kan ofta omvandla mer intern kemisk energi till elektricitet, snarare än att förlora mycket energi genom spillvärme. Å andra sidan är bränsleceller med lägre driftstemperaturer mer bärbara. Bränsleceller (PEMFC) för polymerbytarmedel studeras för sin lovande tillämpning i transport.
PEMFC: er kan uppnå en relativt hög verkningsgrad när de arbetar vid en temperatur under 212 grader Fahrenheit (100 grader Celsius). En så låg driftstemperatur gör det möjligt för bränslecellen att starta snabbt. Denna typ av bränslecell använder också en solid plastfilm som en elektrolyt, vilket gör tätningen av bränslecellen enklare än för andra typer av elektrolyter. Denna kombination av funktioner har gjort PEMFC till en idealisk kandidat för utbyte av fordonsförbränningsmotorer.
Vissa har spekulerat i att bränsleceller så småningom kommer att ersätta bensinbaserade transportsystem helt och hållet. En ekonomi baserad på väte snarare än olja kan ha flera viktiga fördelar. Först skulle fordonsutsläpp begränsas till vattenånga, vilket inte utgör något uppenbart miljöhot. För det andra kan fordon som drivs med väte så småningom visa sig vara kraftigare per bränslemassa. Slutligen kan tillförseln av väte potentiellt vara en förnybar resurs, till skillnad från fossila bränslen, som inte är förnybara.
Alkaliska bränsleceller är den typ som används vid utforskning av rymden, inklusive Apollo-rymdflygningarna till månen. De kombinerar väte och syre för att generera elektricitet och släpper ut värme och vatten i processen. En vattenhaltig alkalisk lösning används som elektrolyt i denna typ av bränslecell. Alkaliska bränsleceller har en hög teknikutveckling och kan ha en elektrisk effektivitet på upp till 60%. Kostnaden för dessa bränsleceller har emellertid förhindrat deras utbredda införande i markanvändningar.