Introducere în 5 tipuri de pile de combustie

O celulă de combustie cu membrană de schimb de protoni utilizează o membrană de schimb de protoni ca electrolit. În acest tip de pile de combustie, hidrogenul gazos este alimentat prin anod, în timp ce oxigenul gazos este furnizat catodului, membrana schimbătoare de protoni acționând ca electrolit între ele. În timpul reacției electrochimice, hidrogenul gazos de la anod este împărțit în protoni și electroni. În timp ce protonii trec prin membrana schimbătoare de protoni, electronii trec printr-un circuit extern, generând energie electrică. La catod, oxigenul se combină cu protoni și electroni, producând vapori de apă ca produs secundar. PEMFC-urile oferă avantaje precum densitatea mare de putere, timpul de pornire rapid și conversia de înaltă eficiență, făcându-le utilizate pe scară largă în vehiculele de transport, cum ar fi mașinile și camioanele ușoare.

O celulă de combustie alcalină folosește o soluție de hidroxid de potasiu ca electrolit. În AFC, hidrogenul gazos este descompus în ioni de hidrogen și electroni la anod. Ionii de hidrogen traversează soluția de hidroxid de potasiu, în timp ce electronii curg printr-un circuit extern, generând energie electrică. La catod, oxigenul se combină cu ionii de hidrogen și electronii, rezultând apă ca produs secundar. AFC-urile prezintă o conversie și durabilitate de înaltă eficiență, dar datorită corozivității soluției de hidroxid de potasiu, ele găsesc o aplicare pe scară largă în domenii specifice, cum ar fi aerospațial și apărare.

O pilă de combustie cu acid fosforic folosește acid fosforic ca electrolit. În PAFC, hidrogenul gazos este împărțit în protoni și electroni la anod. Protonii migrează prin electrolitul acidului fosforic, în timp ce electronii curg printr-un circuit extern, generând energie electrică. La catod, oxigenul se combină cu protoni și electroni, producând apă ca produs secundar. PAFC oferă conversie și stabilitate de înaltă eficiență, aplicate în mod obișnuit în grupurile electrogene și sistemele de cogenerare.

O celulă de combustie cu oxid solid utilizează un material de oxid solid ca electrolit. Într-un SOFC, hidrogenul gazos este descompus în protoni și electroni la anod. Protonii migrează prin electrolitul de oxid solid, în timp ce electronii curg printr-un circuit extern, generând energie electrică. La catod, oxigenul suferă oxidare pe măsură ce se combină cu protoni și electroni, generând ioni de oxigen. Acești ioni de oxigen trec prin electrolitul de oxid solid înapoi la anod, unde reacţionează cu hidrogenul gazos, producând vapori de apă ca produs secundar. SOFC-urile oferă avantaje precum conversia de înaltă eficiență, flexibilitatea combustibilului și durata de viață lungă, făcându-le utilizate în mod obișnuit în grupurile electrogene și sistemele de cogenerare.

O celulă de combustibil cu carbonat topit (MCFC) este, de asemenea, o celulă de combustibil la temperatură înaltă care utilizează carbonat topit ca electrolit. Într-un MCFC, gazul combustibil constă de obicei dintr-un amestec de hidrogen și dioxid de carbon. Aceste gaze sunt descompuse în ioni de carbonat și electroni în zona de reacție a anodului. Ionii de carbonat pot migra prin electrolitul de carbonat topit la temperaturi ridicate și, în zona de reacție a catodului, se pot combina cu oxigenul pentru a genera apă, dioxid de carbon și electroni. Electronii circulă printr-un circuit extern, producând energie electrică. Temperatura de funcționare a MCFC variază în general între 600 și 700 de grade Celsius.