Page 22 - No29

ÜZEMANYAGCELLÁK

A különbség, 48,7 kJ/mol, az vándorolnak (hidroxid) az anódhoz, ahol a
üzemanyagcellában termelődő hőként jelenik hidrogénnel lépnek.kémiai reakcióba. Az
meg. Természetesen a Gibbs-szabadenergia alkáli üzemanyagcellák hidroxid vezető
hőmérsékletfüggése miatt a cella feszültsége elektrolittal, 70 °C és 120 °C között
is a hőmérséklet függvénye lesz. működnek. Különbség a PEM tüzelőanyag-
A veszteségek miatt egy tipikus hidrogén cellához képest, hogy az elektrolitban OH -
üzemanyagcella cellánként 0,5 és 0,8 volt ionok áramlanak, és ellentétes irányban, a
közötti feszültséget termel. A nagyobb katódtól az anód felé. Az anódon általában
feszültségek elérése érdekében több cellát nikkelt használnak katalizátorként a
csatlakoztatnak sorozatban. hidrogén oxidációjához, a katódon nikkelt KÖZVETLEN ETANOLOS
vagy ezüstöt az oxigén redukciójának ÜZEMANYAGCELLA
PROTONCSERÉLŐ- katalizálására. Ezek a cellák alacsony Folynak kísérletek üzemanyagként etanolt
MEMBRÁNOS (PEM) hőmérsékleten működnek, és főként felhasználó üzemanyagcellák fejlesztésére
ÜZEMANYAGCELLA űrkutatási alkalmazásokban használják őket, is. Az etanol kevésbé mérgező, mint a
A protoncserélő-membrán vagy polimer- újabban felhasználást nyertek hordozható metanol. Megújuló erőforrásokból, például
elektrolit membrán (PEM) egy féligáteresztő eszközökben is. cukornádból, búzából és kukoricából ál-
membrán, amely elektromos szigetelő, de lítható elő, így fenntarthatóbb előállítása.
átereszti a protonokat és gátolja a reaktánsok, KÖZVETLEN METANOLOS Jelenleg az üzemanyagként etanolt használó
és a reakciótermékek, az oxigén és hidrogén (DM) ÜZEMANYAGCELLA cellák problémája a katalizátor hatékonysága
átáramlását. Az egyik leggyakrabban használt és költsége.
anyag a Nafion, egy szulfonált tetrafluor-
etilén alapú fluorpolimer-kopolimer. Ezek
a cellák alacsony hőmérsékleten működnek
(kb. 80°C). Platinát hasznának a redoxreakció
katalizálására. Gyakran használják őket
szállítási alkalmazásokban, például autókban
és buszokban, gyors indítási idejük és nagy
teljesítménysűrűségük miatt.
FOSZFORSAV (PA)
ÜZEMANYAGCELLA
Az elektrolitjuk protonvezető porózus mátrix-
ba (pld. szilicium-karbid) vagy polimer mem-
bránokba ágyazott foszforsav. Magasabb A közvetlenül metanolt felhasználó üze- A metanolt felhasználó üzemanyagcel-lán
hőmérsékleten (150-200 °C) működnek mint a manyagcella elektrolitként protonvezető 24kJ/mol, az etanoloson 42kJ/mol hő
hidrogén üzemanyagcellák. polimer membránt használ. Az elektródái szabadul fel.
platina fémek. A cellát a hordozható
Platinát használnak a hidrogén oxidációjának
és az oxigén redukciójának katalizálására is. elektronikus eszközök, például laptopok MAGAS HŐMÉRSÉKLETEN
Ezeket jellemzően 400 kW vagy annál és akkumulátortöltők áramellátásához (500-1000°C) MŰKÖDŐ
nagyobb teljesítményű modulokban, főként használják. A metanol könnyebben tárolható ÜZEMANYAGCELLÁK
állandó telepítésű áramforrásokban és szállítható, mint a hidrogén és nagyobb
használják, szállodákban, kórházakban, energiasűrűségű, ami alkalmassá teszi a Az alkáli, foszforsavas és PEM üzemanyag-
élelmiszerboltokban és irodaépületekben, ahol hordozható eszközök energiaforrásaként. cellákkal ellentétben, a nagy hőmérsékleten
a hulladékhő is felhasználható. A DM-cellák platina-ruténium (Pt-Ru) működő cellákban a különféle
katalizátort használnak a metanol köz- üzemanyagokat, hidrogén, metán,
ALKÁLI (A) ÜZEMANYAGCELLA vetlen oxidálására, és platinát az oxigén széndioxid és a víz keverékeit tartalmazó
redukciójának katalizálására. A metanolos
Az alkáli üzemanyagcella az üzemanyag- földgázt és a biogázt, nem kell előzetesen
cellák legrégebbi képviselője. Az elektrolit cellákat hordozható elektronikus esz- reformálni, hidrogénné alakítani. Nagy
30-45%-os változtatható koncentrációjú közök, például laptopok, mobiltelfonok hőmérsékleten az ezekben az üzemanyagok-
kálilúg (KOH). A hidroxid ionok a katódon és akkumulátortöltők áramellátásához ban lévő metán és más könnyű szénhidro-
képződnek és az elektroliton keresztül használják mivel a metanolt könnyebb gének magában az üzemanyagcellában
tárolni és szállítani, mint a hidrogént. alakulnak át hidrogénné.

AM
Y

22
22 KÉMIAI PANORÁMA 29. SZÁM, 2024. ÉVFOLYAM
29. SZÁM, 2024. ÉVFOL
ANORÁMA
KÉMIAI P