Historia
" Zasadę działania ogniw wodorowych odkrył w 1838r szwajcarski chemik Christian F.
Sch�nbein
" Na tej podstawie w roku 1839 fizyk brytyjski William R. Grove stworzył pierwsze
działające ogniwo paliwowe wytwarzające prąd elektryczny
" Ogniwo takie nie ma części ruchomych, działa bezszumowo, a jego jedyną substancją
odpadową jest woda
" Ogniwa paliwowe przez ponad wiek były zaledwie ciekawostką laboratoryjną
" Dopiero w latach sześćdziesiątych ubiegłego wieku lekkie i zwarte ich odmiany
NASA zaczęła instalować w statkach kosmicznych do wytwarzania wody i zasilania
ich w energię elektryczną
Zastosowanie
" Energetyka
" Sondy i statki kosmiczne
" Systemy zasilania awaryjnego
" Dostarczanie energii w miejscach pozbawionych dostępu do sieci energetycznej
" Urządzenia mobilne (telefony, laptopy)
" Samochody na wodór
1
Temp pracy Sprawność
Typ ogniwa Rodzaj elektrolitu Paliwo Utleniacz
[�C] [%]
Roztwór
Alkaliczne
80-90 alkaliczny KOH, Wodór O2/pow. 50-65
(AFC)
NaOH
Wodór,
Polimerowe Membrana reformowany
70-90 O2/pow. 50-65
(PEMFC) polimerowa metanol lub
metan
Wodór,
Fosforowe Kwas fosforowy
160-220 reformowany Pow. 35-45
(PAFC) H3PO4
metan
Węglanowe Węglan potasu Wodór, metan,
650 Pow. 45-60
(MCFC) K2CO3 gaz węglowy
Tlenkowo- Tlenek cyrkonu i
Wodór, metan,
ceramiczne 850-1000 tlenek irtu Pow. 50-60
gaz węglowy
(SOFC) ZrO2, Y2O3
2
Ogniwa alkaliczne AFC
Reakcje:
Katoda: O2 +� 4e-� +� 2H2O �� 4OH-�
Anoda: 2H2 +� 4OH-� �� 4H2O-� +� 4e-�
Etapy pracy ogniwa:
" Absorpcja i jonizacja cząsteczki tlenu na katodzie i dwóch cząsteczek
wodoru na anodzie
" Absorpcja i jonizacja dwóch cząsteczek wody na katodzie oraz
jonizacja czterech atomów wodoru do protonów i elektronów na
anodzie
" Migracja czterech jonów OH- przez elektrolit od katody do anody
" Rekombinacja czterech protonów i czterech jonów OH- do czterech
cząsteczek wody i jej wydalenie na anodzie
3
OGNIWA TLENKOWO-CERAMICZNE SOFC
" Anoda: tzw. cermet niklowy (Ni-YSZ), o zawartości 30% Ni
" Katoda: tzw perowskit (La,Sr)MnO3
" Membrana: tlenek cyrkonu (ZrO2) + tlenek irtu (Y2O3)  bardzo dobry przewodnik
jonów tlenu w wysokich temp.
" Temperatura reakcji w ogniwie: 650-1000�C
" Stosowane paliwa: węglowodory gazowe
" Niewrażliwe na zanieczyszczenia paliwa tlenkami węgla i siarką
" Sprawność kogeneracji energii elektrycznej i ciepła  85%
Reakcje:
O2 +� 4e-� �� 2O2-�
Katoda:
2H2 +� 2O2-� �� 2H2O +� 4e-�
Anoda:
Etapy pracy ogniwa:
1. Absorpcja cząsteczki tlenu na katodzie i dwóch cząsteczek wodoru na anodzie
2. Jonizacja dwóch atomów tlenu na katodzie oraz jonizacja czterech atomów wodoru do
protonów na anodzie
3. Migracja dwóch anionów tlenu przez elektrolit od katody do anody
4. Rekombinacja na anodzie 2 anionów tlenu i 4 protonów do 2 cząsteczek wody i jej
wydalenie
4
 5
 6
Paliwo y
ródło Magazynowanie Bezpieczeństwo
Wodór - - -
Niska temperatura zapłonu,
niewysoka granica
Benzyna Ropa naftowa Konwencjonalne
łatwopalności, przy
wchłanianiu rakotwórcza
Działa korozyjnie na gumę, Toksyczny, absorbowany przez
Metanol Gaz ziemny, biomasa tworzywa sztuczne i niektóre skórę, ma niedostrzegalny
metale płomień
Zboża, słoma, Działa korozyjnie na gumę,
Szeroka granica łatwopalności,
Etanol drewno, odpady tworzywa sztuczne i niektóre
mniej toksyczny niż metanol
organiczne metale
Wymaga kompresji przy
Zasoby Niska temperatura zapłonu, nie
uzupełnianiu paliwa oraz
Metan nieodnawialne, jest rakotwórczy, rozprasza się
zabezpieczania przed
węgiel w powietrzu
odparowywaniem
7
 8
 9
 10