SIMR, Ogniwa Paliwowe, sem. letni 2014-2015, pytania przykładowe #2
!!!Pytania są przykładowe i nie muszą się pokrywać z pytaniami na sprawdzianach i kolokwium końcowym!!!
1. Co jest z
ródłem napięcia powstającego między elektrodami ogniwa paliwowego? Ile
wynosi maksymalna wartość teoretyczna siły elektromotorycznej ogniwa paliwowego
wykorzystujÄ…cego H2 i O2.
2. Jakie mogą być przyczyny obniżenia napięcia w realnych ogniwach paliwowych (podaj i
krótko scharakteryzuj te przyczyny - co najmniej trzy) Zrób odpowiednie wykresy
napięcia w funkcji natężenia pobieranego prądu. Na tym samym wykresie nanieś
zależność mocy od natężenia prądu. Szeroko skomentuj ten wykres.
3. Na czym polegają straty aktywacyjne? Jak można je zminimalizować? Czy w miarę
wzrostu temperatury pracy ogniwa te straty rosnÄ… czy malejÄ….
4. Na czym polega rola katalizatora w ogniwie paliwowym? Jakie sÄ… typowe stosowane
katalizatory (co najmniej 2)? Jakie są ograniczenia i środki ostrożności związane z
użyciem katalizatora.
5. Jak można zredukować straty omowe podczas pracy ogniwa paliwowego? Z którym
elementem ogniwa sÄ… one zwiÄ…zane? Czy wzrost temperatury pracy ogniwa prowadzi do
zwiększenia czy zmniejszenia tych strat?
6. Co to jest prąd graniczny Ilim? Z jakim czynnikiem wpływającym na pracę ogniwa jest on
związany? Czy elektrolit ma wpływ na prąd graniczny, a jeśli tak, to jaki?
7. Zapisz równanie Nernsta, objaśnij symbole. Skomentuj jego stosowalność do
wyznaczania napięcia ogniwa paliwowego. Oblicz napięcie ogniwa, w którym z jednej
strony (po stronie katody) ciśnienie tlenu wynosi patm, a z drugiej (po stronie anodowej)
jest równe 10-6 patm. Załóż, że liczba elektronów biorących udział w reakcji wynosi n=2, a
ogniwo jest w temperaturze pokojowej. Wszystkie potrzebne stałe wziąć z tablic, internetu
lub z prezentacji.
8. Kiedy z ogniwa paliwowego można osiągnąć maksymalną moc - przy pobieraniu: a)
małego, b) dużego czy c) pośredniego prądu. Odpowiedz
skomentuj i zilustruj
(odpowiedni wykres jest w prezentacjach PDF).
9. Podaj podstawowe rodzaje ogniw paliwowych. Czy się różnią między sobą? Narysuj
schematycznie podstawowe reakcje w tych ogniwach (por. odpowiednie slajdy w PDF).
10. Naszkicuj schemat ogniwa typu SOFC na paliwo H2. Objaśnij zasadę działania. Napisz
główne reakcje. Jakie są końcowe produkty reakcji zachodzących w tym ogniwie? Po
której stronie (anodowej czy katodowej) są one tworzone? Jak przepływają elektrony, a
jak jony w takim ogniwie?
11. Jakie warunki (co najmniej 5) musi spełniać elektrolit w ogniwie paliwowym?
12. Co to jest Nafion®  podaj ideÄ™, główne wÅ‚aÅ›ciwoÅ›ci fizykochemiczne i zastosowania
tego polimeru w ogniwach paliwowych (jakich). Zrób odpowiednie rysunki. W jakiego
typu ogniwach jest używany Nafion?
13. W jaki sposób Nafion przewodzi jony H+? (ogólna idea).
14. Czy Nafion® musi być wstÄ™pnie przygotowany do dziaÅ‚ania w ogniwie. JeÅ›li tak, to w
jakim celu i w jaki sposób?
15. Naszkicuj schemat budowy ogniwa PEMFC. Zaznacz i skomentuj rolę poszczególnych
elementów budowy tego ogniwa.