W

roku 1839 fizyk brytyjski William R. Grove
zademonstrowa∏, ˝e podczas elektrochemicz-
nej syntezy wodoru i tlenu powstaje energia

elektryczna. Jednak oparte na tym zjawisku ogniwa pa-
liwowe przez ponad wiek by∏y zaledwie ciekawostkà la-
boratoryjnà. Dopiero w latach szeÊçdziesiàtych obecne-
go wieku lekkie i zwarte (choç drogie) ich odmiany NASA
zacz´∏a instalowaç w statkach kosmicznych do zasilania
ich w energi´ elektrycznà. DziÊ technologi´ t´, obiecujà-
cà czystà ekologicznie, efektywnà i cichà prac´, próbuje
si´ wykorzystaç w wielu nowych ziemskich zastosowa-
niach, w tym do zasilania telefonów komórkowych, kom-
puterów przenoÊnych, domów i mieszkaƒ oraz elektrycz-
nych silników samochodowych.

Nie jest to jednak ∏atwe. Weêmy choçby kwesti´ êród∏a

paliwa. Bogaty energetycznie ciek∏y wodór musi byç prze-
chowywany w temperaturach bliskich zeru bezwzgl´dne-
mu – nie do zaakceptowania w masowych zastosowaniach.
Z kolei uwolnienie wodoru z obfitujàcego weƒ metanolu,
b´dàcego cieczà w temperaturze pokojowej, zwykle wy-
maga reformingu – z∏o˝onej i k∏opotliwej przemiany che-
micznej. A ponadto cz´sto potrzebny jest cenny katalizator
platynowy. Te i podobne czynniki komplikujà konstrukcj´
ogniw paliwowych, niejednokrotnie wymagajàcych uzu-
pe∏nienia skomplikowanymi podsystemami.

Ró˝ne grupy badawcze na ca∏ym Êwiecie intensywnie

doskonalà technologi´ i prowadzà prace zmierzajàce do
opracowania urzàdzeƒ o znaczeniu praktycznym. Na
przyk∏ad uda∏o si´ ju˝ ponad 30-krotnie obni˝yç koniecz-
nà iloÊç platyny w jednym z typów ogniw paliwowych.
W artyku∏ach prezentowanych w tym raporcie czo∏owi
specjaliÊci opisujà stan obecny i perspektywy komercja-
lizacji ogniw paliwowych w trzech dziedzinach: nap´du
samochodów, gdzie trudno zdystansowaç silniki spalania
wewn´trznego, energetyki, w której nast´puje odejÊcie
od scentralizowanych systemów megawatowych elek-
trowni do ma∏ych elektrociep∏owni na u˝ytek domowy,
i zasilania elektronicznych urzàdzeƒ przenoÊnych, w
których ogniwa paliwowe mogà z powodzeniem zastàpiç
stosowane obecnie akumulatory.

28 Â

WIAT

N

AUKI

Wrzesieƒ 1999

Przysz∏oÊç ogniw

Na praktyczne wykorzystanie ogniw paliwowych
musimy jeszcze troch´ poczekaç; liczne przeszkody
zapewne da si´ wkrótce pokonaç

1

2

3

+

+

+

KATALIZATOR

ELEKTROLIT

WODÓR

ELEKTRONY

ANODA

Â

WIAT

N

AUKI

Wrzesieƒ 1999 29

STRONA 30

STRONA 38

STRONA 44

OGNIWO PALIWOWE to w gruncie rzeczy proste urzàdze-
nie sk∏adajàce si´ z dwóch elektrod (anody i katody) oddzie-
lonych elektrolitem (warstwà specjalnego polimeru lub in-
nego materia∏u, który przepuszcza jony, ale blokuje
przep∏yw elektronów). Paliwo zawierajàce wodór dop∏ywa
do anody

(1); tam uwalniane sà elektrony, tworzàc dodatnie

jony wodorowe. Elektrony p∏ynà przez obwód zewn´trzny
(2), jony zaÊ dyfundujà przez elektrolit (3). Na katodzie (4)
elektrony rekombinujà z jonami wodorowymi i w reakcji
z pobieranym z otoczenia tlenem wytwarzana jest woda,
która jest produktem ubocznym. Aby przyspieszyç reakcj´,
cz´sto stosowany jest katalizator, zwykle platyna. Zarówno
ogniwa paliwowe, jak i akumulatory wytwarzajà energi´
elektrycznà w procesach elektrochemicznych: reagentami
w ogniwie paliwowym sà paliwo wodorowe i utleniacz,
w akumulatorze zaÊ – materia∏y, z których wykonano elek-
trody (np. tlenowodorotlenek niklu i kadm).

paliwowych

4

+

+

WODA

KATODA

TLEN

GEORGE RETSECK

FRAUNHOFER INSTITUTE

FOR SOLAR ENERGY SYSTEM

DAIMLER-BENZ

PLUG POWER