Uvod u 5 vrsta gorivih ćelija

Gorivna ćelija sa membranom za izmjenu protona koristi membranu za izmjenu protona kao elektrolit. U ovom tipu gorivih ćelija, vodonik se dovodi kroz anodu, dok se kisik dovodi do katode, pri čemu membrana za izmjenu protona djeluje kao elektrolit između njih. Tokom elektrohemijske reakcije, vodonik na anodi se deli na protone i elektrone. Dok protoni prolaze kroz membranu za izmjenu protona, elektroni teku kroz vanjsko kolo, stvarajući električnu energiju. Na katodi se kisik spaja s protonima i elektronima, stvarajući vodenu paru kao nusproizvod. PEMFC-ovi nude prednosti kao što su velika gustina snage, brzo vrijeme pokretanja i visokoefikasna konverzija, što ih čini širokom primjenom u transportnim vozilima poput automobila i lakih kamiona.

Alkalna gorivna ćelija koristi rastvor kalijum hidroksida kao elektrolit. U AFC-ima, vodonik se razlaže na vodikove ione i elektrone na anodi. Joni vodika prolaze kroz otopinu kalijum hidroksida, dok elektroni prolaze kroz vanjski krug, stvarajući električnu energiju. Na katodi se kisik spaja s vodikovim ionima i elektronima, što rezultira vodom kao nusproizvodom. AFC-i pokazuju visoku efikasnu konverziju i izdržljivost, ali zbog korozivnosti rastvora kalijum hidroksida, nalaze široku primenu u specifičnim oblastima kao što su vazduhoplovstvo i odbrana.

Gorivna ćelija sa fosfornom kiselinom koristi fosfornu kiselinu kao elektrolit. U PAFC-ima, vodonik se dijeli na protone i elektrone na anodi. Protoni migriraju kroz elektrolit fosforne kiseline, dok elektroni teku kroz vanjsko kolo, stvarajući električnu energiju. Na katodi se kisik spaja s protonima i elektronima, stvarajući vodu kao nusproizvod. PAFC-ovi nude visokoefikasnu konverziju i stabilnost, koji se obično koriste u generatorskim setovima i kogeneracijskim sistemima.

Čvrsta oksidna gorivna ćelija koristi čvrsti oksidni materijal kao elektrolit. U SOFC-u, vodonik se razlaže na protone i elektrone na anodi. Protoni migriraju kroz čvrsti oksidni elektrolit, dok elektroni teku kroz vanjski krug, stvarajući električnu energiju. Na katodi kisik prolazi kroz oksidaciju jer se spaja s protonima i elektronima, stvarajući ione kisika. Ovi ioni kiseonika prolaze kroz čvrsti oksidni elektrolit nazad do anode, gde reaguju sa gasovitim vodonikom, proizvodeći vodenu paru kao nusproizvod. SOFC-i nude prednosti kao što su konverzija visoke efikasnosti, fleksibilnost goriva i dug životni vijek, što ih čini uobičajenim u generatorskim setovima i kogeneracijskim sistemima.

Goriva ćelija sa rastopljenim karbonatom (MCFC) je takođe visokotemperaturna gorivna ćelija koja koristi rastopljeni karbonat kao elektrolit. U MCFC-u, gorivni plin se obično sastoji od mješavine vodika i ugljičnog dioksida. Ovi plinovi se razlažu na karbonatne ione i elektrone u zoni reakcije anode. Karbonatni joni mogu migrirati kroz rastopljeni karbonatni elektrolit na visokim temperaturama i, u zoni katodne reakcije, kombinirati se s kisikom kako bi generirali vodu, ugljični dioksid i elektrone. Elektroni teku kroz vanjsko kolo, proizvodeći električnu energiju. Radna temperatura MCFC-a se uglavnom kreće od 600 do 700 stepeni Celzijusa.