Alkaliczne ogniwo paliwowe
Z Wikipedii
Alkaliczne ogniwo paliwowe, ogniwo paliwowe Bacona, AFC (ang. Alkaline Fuel Cell) to jedna z najlepiej rozwiniętych technologii ogniw paliwowych. AFC zużywa wodór i czysty tlen do wytworzenia energii elektrycznej, wody i ciepła.
Ogniwa te wynalazł Francis Thomas Bacon w latach trzydziestych XX wieku., jednak ich rozwój rozpoczął się dopiero od 1960r.
Zaletą ogniw alkaliczny są ich dobre parametry prądowo-napięciowe, w porównaniu z innymi typami ogniw, jednak tylko przy zasilaniu czystym wodorem i tlenem. Wadą natomiast jest mała tolerancja na CO, który "truje" katalizator, oraz na CO2, który reaguje z wodorotlenkiem potasu (KOH). Wady te spowodowały wstrzymanie na jakiś czas w USA badania tych ogniw. Obecnie, zwłaszcza w Europie, ponownie wzrasta zainteresowanie nimi.
Spis treści |
[edytuj] Budowa i zasada działania
W ogniwach AFC elektrolitem jest tkanina azbestowa nasączona stężonym 85% roztworem wodorotlenku potasu, przy temperaturze pracy 250°C lub 35-50% roztworem KOH przy 120°C. Ogniwo pracuje pod ciśnieniem 4-5,5 MPa. Katalizatorem jest nikiel (Ni), srebro (Ag), tlenki metali lub metale szlachetne. Anodę stanowi siatka lub porowaty Ni z maksymalną średnicą porów 16 μm po stronie elektrolitu i 30 μm po stronie gazu, natomiast katodą jest porowaty litowy tlenek niklu NiO z Ag. Paliwem w ogniwach alkalicznych jest wodór.
Reakcje zachodzące w ogniwie AFC mają następujący przebieg:
- Katoda:
- Anoda:
Etapy pracy ogniwa AFC:
- absorpcja i jonizacja cząsteczki tlenu na katodzie i dwóch cząsteczek wodoru na anodzie,
- absorpcja i jonizacja dwóch cząsteczek wody na katodzie oraz jonizacja czterech atomów wodoru do protonów i elektronów na anodzie,
- migracja czterech jonów OH- przez elektrolit od katody do anody,
- rekombinacja czterech protonów i czterech jonów OH- do czterech cząsteczek wody i jej wydalenie na anodzie.
Moduł ogniwa składa się z 6 płyt połączonych szeregowo, przy czym każda warstwa zawiera 4 płyty połączone równolegle. Każda płyta, składająca się z cel, z których każda wytwarza napięcie 0,93 V i natężenie 25 A. Cały moduł wytwarza prąd elektryczny o napięciu 5,6 V i natężeniu 100 A i ma sprawność ok. 50%. Jednak dla modułu o mocy 2,5 kW, przy mniejszym poborze prądu niż 100 A, sprawność dochodzi do 70%.
[edytuj] Ciekawostki
- Po raz pierwszy na większą skalę ogniwa alkaliczne zostały wykorzystane w programie Apollo. Charakteryzowały się wówczas następującymi parametrami technicznymi: U=0,78 V (pojedynczego), U=27-31 V (baterii), I=800 mA/cm2, moc maksymalna do 1,42 kW, moc średnia 0,6 kW, sprawność ok. 60%, średnica pakietu 0,570 m, wysokość 1,12 m i masa 110 kg.
[edytuj] Bibliografia
- Lewandowski, Witold M. Proekologiczne odnawialne źródła energii. WNT, W-wa 2006
[edytuj] Zobacz też
- hydrazyna
- technologie wodorowe
