Page 23 - No29

ÜZEMANYAGCELLÁK

REAKCIÓK
A földgázban levő víz magas
hőmérsékleten gőzzé alakul és a
metánnal reakcióba lépve hidrogén
és szénmonoxid keletkezik (vízgőzös
reformálás). A szénmonoxid
vízgőzzel reakcióba lépve hidrogén
és széndioxid képződik (víz-gáz
eltolódási reakció).
CH4 + H2O 3 H2 + CO
CO+H2O-> CO2+H2

A magas hőmérsékletű működés
szükségtelenné teszi az értékes nemesfém
katalizátort is, csökkentve ezáltal a
költségeket. Nem-nemesfémek - például
nikkel - használhatók katalizátorként
mind az anódon és a katódon is. Ezek
az üzemanyagcellák 60% -ot meghaladó
hatékonysággal alakítják át az üzemanyagot
villamos energiává. A hulladékhő
összegyűjtése és felhasználása esetén
az általános üzemanyag-hatékonyság
meghaladhatja a 85%-ot is. A nagy
teljesítményű cellák elsősorban helyhez
kötött ipari alkalmazást nyertek. hőmérsékleten válik ionvezetővé, ezért a
Teljesítményük a több száz kW-ot is elérheti. cella üzemi hőmérséklete 1000°C körüli.
A nagy hőmérsékleten működő kerámia Anódja gyakran nikkel-ittrium-stabilizált
elektrolitokat használó üzemanyagcel- cirkónium kompozit, amely megkönnyíti
o
láknak két típusa terjedt el. A 600-700C -on az üzemanyagok oxidációját. Az anódnak
működő olvadt karbonátos nagy elektrokatalitikus aktivitással kell
üzemanyagcellákban (MC) lévő rendelkeznie az üzemanyag oxidációjához,
elektrolit olvadt karbonátos sókeverék, és elegendő katalitikus aktivitással a szén-
amely általában lítium-karbonátból (Li CO ) hidrogének reformálásához is. Különbség a
2 3
és kálium-karbonátból (K CO ) vagy hidrogén üzemanyagcellákhoz képest ebben
2 3
nátrium-karbonátból (Na CO ) áll. Ezt a az esetben is az, hogy az ionáramlás az
2 3
keveréket porózus kerámiamátrixban elektrolitban ellentétes, a katódtól az anód
szuszpendálják, amely gyakran lítium- felé irányul. A katódon az oxigén redukciója
aluminátból (LiAlO ) készül. Különbség a által keletkező oxigén ionok áramlanak az
2
hidrogén üzemanyag-cellákhoz képest az,
hogy az ionáramlás az elektrolitban
ellentétes, a katódtól az anód felé irányul.
-
Az elektrolit karbonátionokat (CO ² ) vezet a
3
katódtól az anódig, ahol hidrogénnel
reagálva vizet, szén-dioxidot és elektronokat
termelnek. Az anód általában porózus
nikkelötvözetekből készül, katal-izálva az
üzemanyag (általában hidrogén vagy A másik magas hőmérsékletű cella a
szénhidrogén) oxidációját. A katód nikkel- szilárd oxid üzemanyagcella (SO),
oxidból készül és az oxigén és a szén-dioxid amely kemény nem porózus kerámia-
redukcióját elősegítve katalizálja a vegyületet használ elektrolitként. A cella
karbonátionok képződését. A cella teljesít- elektrolitja ittrium-oxiddal (Y O ) sta-
3
2
mény az 500 kW-ot is elérheti. bilizált cirkónium-oxid. Ez csak magas
KÉMIAI PANORÁMA 29. SZÁM, 2024. ÉVFOLYAM 23