W wielu artykułach do tej pory pisaliśmy o nowinkach ze świata ogniw paliwowych. Pojawiały się informacje o pierwszych pasażerskich samolotach zasilanych ogniwami, inne mówiły o coraz to większej ilości powstających stacji wodorowych, dzięki którym będziemy mogli zatankować nasze samochody osobowe napędzane tą technologią. Natomiast nie odpowiedzieliśmy jeszcze na pewne fundamentalne pytanie. Czym tak w zasadzie są i jak działają ogniwa paliwowe?

 

 

ogniwo paliwowe pem opis

 

 

 

Czym według definicji jest ogniwo paliwowe?
Ogniwo paliwowe jest urządzeniem elektrochemicznym, transformującym wodór i tlen w energię elektryczną, cieplną i wodę.


Budowa i zasada działania ogniwa paliwowego.
Ogniwo paliwowe zbudowane jest z trzech podstawowych elementów: dwóch elektrod (katody i anody) oraz membrany elektrolitycznej. Zależnie od materiałów wykorzystanych do wytworzenia tych elementów, ogniwa paliwowe dzielą się na wiele różnych rodzajów, natomiast praktycznie wszystkie z nich opierają się na tej samej zasadzie działania.
Cząsteczki wodoru kierowane są na anodę, gdzie ulegają utlenieniu, w wyniku czego powstają kationy wodorowe (H+) i wolne elektrony. Z drugiej strony na katodę kierowane są cząsteczki tlenu, które reagując z elektronami tworzą aniony tlenu (O2-). Półprzepuszczalna membrana elektrolityczna pozwala tylko na dyfuzję protonów – jonów dodatnich, w tym przepadku kationów wodoru – natomiast aniony tlenu nie są przepuszczane. Kationy wodoru po dotarciu do przestrzeni katodowej reagują z anionami tlenu tworząc cząsteczki wody. Elektrony swoją drogę od anody do katody pokonują poprzez obwód elektryczny, co jest równoznaczne z przepływem prądu elektrycznego, którym mogą być zasilane różnego rodzaju odbiorniki.
Występują ogniwa paliwowe, które do produkcji energii elektrycznej wykorzystują wodór występujący w różnego rodzaju związkach chemicznych, takich jak metan czy metanol. Rozwiązanie takie ma swoje wady i zalety. Wodór w czystej postaci jest trudny do pozyskania, a także jego magazynowanie jest problematyczne. Z innej strony ogniwa wykorzystujące wodorowe związki chemiczne cechują się dużo niższymi sprawnościami, a procesy w nich zachodzące generują produkty uboczne, na przykład dwutlenek węgla.
W celu uzyskania większej mocy możliwym jest szeregowe łączenie ogniw paliwowych.

ogniwo paliwowe stos