Üzemanyagcella

Az üzemanyagcella felépítése

Az üzemanyagcellák az elemekhez hasonlóan vegyi reakciókkal közvetlenül elektromosságot állítanak elő. A különbség az, hogy míg az elemeket kifogytuk után el kell dobni, az üzemanyagcella mindaddig üzemel, amíg üzemanyagot töltünk bele. A szerkezet alapegysége két elektródából áll egy elektrolit köré szendvicsszerűen préselve. Az anódon hidrogén, míg a katódon oxigén halad át. Katalizátor segítségével a hidrogénmolekulák protonokra és elektronokra bomlanak. A protonok keresztüláramlanak az elektroliton. Az elektronok áramlása – mielőtt elérné a katódot – felhasználható elektromos fogyasztók működtetésére. A katódra érkező elektronok a katalizátor segítségével egyesülnek a protonokkal és az oxigénmolekulákkal vizet hozva létre. A folyamat során hő is termelődik.

3 galván elem

Az üzemanyag-átalakítót (reformer) tartalmazó rendszerek képesek felhasználni bármely szénhidrogén tüzelőanyagot, a földgáztól kezdve a metanolon át a gázolajig. Mivel az üzemanyagcella nem égésen alapul, hanem elektrokémiai reakción, a CO2 kibocsátása mindig jóval kisebb lesz, mint a legtisztább égési folyamatoknak. Az üzemanyagcella gyakorlatilag egy olyan elektrokémiai galvánelem, amely képes üzemanyagának kémiai energiáját közvetlenül elektromos energiává átalakítani. Az egyik legnagyobb különbség azonban a galvánelemek és az üzemanyagcellák között az, hogy a galvánelemek esetében az üzemanyag felhasználása után az elem cseréje szükséges, az üzemanyagcellákat azonban folyamatosan el lehet látni új üzemanyaggal.

Az üzemanyagcelláknak számos fajtája van, melyeket a bennük használt elektrolit alapján csoportosítunk:

Üzemanyagcella típusa Elektrolit Elektromos hatásfok Üzemanyag Felhasználási terület
AFC
alkáli elektrolitos cella
30% kálium-hidroxid oldat,
gél
elméleti: 70%
gyakorlati: 62%
  • tiszta H2
  • O2
  • járműipar
  • hadiipar
PEMFC
membránú cella
protonáteresztő membrán elméleti: 68%
gyakorlati: 50%
  • tiszta H2
  • O2
  • levegő
  • blokkfűtő erőmű
  • járműipar
  • hadiipar
DMFC
direkt metanol membrán
protonáteresztő membrán elméleti: 30%
gyakorlati: 26%
  • metanol,
  • O2
  • levegő
  • mobiltelefon
  • laptop, stb. áramforrása
PAFC
foszforsavas cella
tömény foszforsav elméleti: 65%
gyakorlati: 60%
  • tiszta H2
  • O2
  • levegő
  • blokkfűtő erőmű
  • áramforrás
MCFC
alkáli-karbonátsó cella
lítium-karbonát,
kálium-karbonát
elméleti: 65%
gyakorlati: 62%
  • H2
  • földgáz
  • széngáz
  • biogáz
  • levegő
  • O2
  • gőzturbinás, kétlépcsős blokkfűtő erőmű
  • áramforrás
SOFC
oxidkerámia cella
yttrium-cirkon oxidkerámia elméleti: 65%
gyakorlati: 62%
  • H2
  • földgáz
  • széngáz
  • biogáz
  • levegő
  • O2
  • gőzturbinás, kétlépcsős blokkfűtő erőmű
  • áramforrás
Üzemanyagcellás autó

A jövőbeli üzemanyagcellás rendszerek egyik legfőbb előnye, hogy az üzemanyag-átalakító (reformer) kialakításától és a cellákban alkalmazott elektrolittól függően lehetővé válik megújuló energiák felhasználása.

Az üzemanyag cellát ma már széles körben alkalmazzák villamos energia előállításra a mobiltelefontól a városi villamos művekig. Áramforrásként olyan helyen, ahol elemet, akkumulátort, vagy áramfejlesztőt helyettesít, de hő- és áramtermelő berendezésekben is, ahol a villamoshálózatra termeli az áramot.

← Vissza a kezdőlapra