Uvod v 5 vrst gorivnih celic

Gorivna celica z membrano za izmenjavo protonov uporablja membrano za izmenjavo protonov kot elektrolit. Pri tej vrsti gorivne celice se vodikov plin dovaja skozi anodo, medtem ko se kisik dovaja katodi, pri čemer membrana za izmenjavo protonov deluje kot elektrolit med njima. Med elektrokemijsko reakcijo se vodikov plin na anodi razdeli na protone in elektrone. Medtem ko protoni prehajajo skozi membrano za izmenjavo protonov, tečejo elektroni skozi zunanje vezje in ustvarjajo električno energijo. Na katodi se kisik združuje s protoni in elektroni, pri čemer kot stranski produkt nastane vodna para. PEMFC ponujajo prednosti, kot so visoka gostota moči, hiter zagonski čas in pretvorba z visokim izkoristkom, zaradi česar se pogosto uporabljajo v transportnih vozilih, kot so avtomobili in lahki tovornjaki.

Alkalna gorivna celica kot elektrolit uporablja raztopino kalijevega hidroksida. V AFC se vodikov plin razgradi na vodikove ione in elektrone na anodi. Vodikovi ioni prečkajo raztopino kalijevega hidroksida, medtem ko elektroni tečejo skozi zunanje vezje in ustvarjajo električno energijo. Na katodi se kisik združi z vodikovimi ioni in elektroni, kar povzroči vodo kot stranski produkt. AFC izkazujejo visoko učinkovito pretvorbo in vzdržljivost, vendar zaradi korozivnosti raztopine kalijevega hidroksida najdejo široko uporabo na določenih področjih, kot sta letalstvo in obramba.

Gorivna celica s fosforno kislino kot elektrolit uporablja fosforno kislino. V PAFC se vodikov plin na anodi razdeli na protone in elektrone. Protoni migrirajo skozi elektrolit fosforne kisline, medtem ko elektroni tečejo skozi zunanje vezje in proizvajajo električno energijo. Na katodi se kisik združi s protoni in elektroni, pri čemer nastane voda kot stranski produkt. PAFC ponujajo pretvorbo z visokim izkoristkom in stabilnost, ki se običajno uporabljajo v generatorskih sklopih in sistemih za soproizvodnjo.

Gorivna celica s trdnim oksidom kot elektrolit uporablja trdni oksidni material. V SOFC se vodikov plin na anodi razgradi na protone in elektrone. Protoni migrirajo skozi trdni oksidni elektrolit, medtem ko elektroni tečejo skozi zunanje vezje in tako proizvajajo električno energijo. Na katodi je kisik podvržen oksidaciji, ko se združuje s protoni in elektroni, pri čemer nastanejo kisikovi ioni. Ti kisikovi ioni gredo skozi trdni oksidni elektrolit nazaj do anode, kjer reagirajo z vodikovim plinom, pri čemer kot stranski produkt nastane vodna para. SOFC ponujajo prednosti, kot so pretvorba z visokim izkoristkom, prilagodljivost goriva in dolga življenjska doba, zaradi česar se pogosto uporabljajo v generatorskih sklopih in sistemih za soproizvodnjo.

Gorivna celica iz staljenega karbonata (MCFC) je tudi visokotemperaturna gorivna celica, ki kot elektrolit uporablja staljeni karbonat. V MCFC je gorivni plin običajno sestavljen iz mešanice vodika in ogljikovega dioksida. Ti plini se v anodni reakcijski coni razgradijo v karbonatne ione in elektrone. Karbonatni ioni lahko migrirajo skozi staljeni karbonatni elektrolit pri visokih temperaturah in se v katodni reakcijski coni združijo s kisikom, da ustvarijo vodo, ogljikov dioksid in elektrone. Elektroni tečejo skozi zunanje vezje in proizvajajo električno energijo. Delovna temperatura MCFC-jev se običajno giblje od 600 do 700 stopinj Celzija.