Uvod u 5 vrsta gorivih ćelija

Goriva ćelija s membranom za izmjenu protona koristi membranu za izmjenu protona kao elektrolit. U ovom tipu gorivih ćelija, plinoviti vodik se dovodi kroz anodu, dok se plinoviti kisik dovodi do katode, pri čemu membrana za izmjenu protona djeluje kao elektrolit između njih. Tijekom elektrokemijske reakcije plin vodik na anodi se dijeli na protone i elektrone. Dok protoni prolaze kroz membranu za izmjenu protona, elektroni teku kroz vanjski krug, generirajući električnu energiju. Na katodi se kisik spaja s protonima i elektronima, stvarajući vodenu paru kao nusprodukt. PEMFC nude prednosti kao što su velika gustoća snage, brzo vrijeme pokretanja i visokoučinkovita pretvorba, što ih čini naširoko korištenim u transportnim vozilima poput automobila i lakih kamiona.

Alkalne gorive ćelije koriste otopinu kalijevog hidroksida kao elektrolit. U AFC-ima se vodikov plin razgrađuje na vodikove ione i elektrone na anodi. Ioni vodika prolaze kroz otopinu kalijevog hidroksida, dok elektroni teku kroz vanjski krug, generirajući električnu energiju. Na katodi se kisik spaja s vodikovim ionima i elektronima, što rezultira vodom kao nusproduktom. AFC-ovi pokazuju visokoučinkovitu pretvorbu i izdržljivost, ali zbog korozivnosti otopine kalijevog hidroksida nalaze široku primjenu u određenim područjima poput zrakoplovstva i obrane.

Goriva ćelija s fosfornom kiselinom koristi fosfornu kiselinu kao elektrolit. U PAFC-ima, vodikov plin se na anodi dijeli na protone i elektrone. Protoni migriraju kroz elektrolit fosforne kiseline, dok elektroni teku kroz vanjski krug, generirajući električnu energiju. Na katodi se kisik spaja s protonima i elektronima, stvarajući vodu kao nusprodukt. PAFC nude visokoučinkovitu pretvorbu i stabilnost, koji se obično primjenjuju u generatorima i kogeneracijskim sustavima.

Goriva ćelija s čvrstim oksidom koristi čvrsti oksidni materijal kao elektrolit. U SOFC-u se vodikov plin razgrađuje na protone i elektrone na anodi. Protoni migriraju kroz čvrsti oksidni elektrolit, dok elektroni teku kroz vanjski krug, generirajući električnu energiju. Na katodi, kisik prolazi kroz oksidaciju jer se spaja s protonima i elektronima, stvarajući ione kisika. Ti ioni kisika prolaze kroz čvrsti oksidni elektrolit natrag do anode, gdje reagiraju s vodikovim plinom, stvarajući vodenu paru kao nusprodukt. SOFC-ovi nude prednosti kao što su visokoučinkovita pretvorba, fleksibilnost goriva i dug životni vijek, što ih čini uobičajenom upotrebom u generatorima i kogeneracijskim sustavima.

Goriva ćelija s rastaljenim karbonatom (MCFC) također je visokotemperaturna gorivna ćelija koja koristi rastaljeni karbonat kao elektrolit. U MCFC-u, plin za gorivo obično se sastoji od mješavine vodika i ugljičnog dioksida. Ti se plinovi razlažu na karbonatne ione i elektrone u reakcijskoj zoni anode. Karbonatni ioni mogu migrirati kroz rastaljeni karbonatni elektrolit na visokim temperaturama i, u katodnoj reakcijskoj zoni, kombinirati se s kisikom kako bi proizveli vodu, ugljični dioksid i elektrone. Elektroni teku kroz vanjski krug, proizvodeći električnu energiju. Radna temperatura MCFC-a općenito se kreće od 600 do 700 stupnjeva Celzijusa.