605

15.6. OGNIWA PALIWOWE

W ogniwie z wodnym roztworem KOH (rys. 15.43a) cząstki wodoru H₂ dochodzą do elektrody paliwowej (anody), dyfundują przez kanaliki porów anody i w obecności katalizatora zachodzi dysocjacja wodoru (powstająjony H⁺), a ujemne jony OH powstałe w reakcji (15.26) wędrują wewnątrz ogniwa poprzez elektrolit do anody. Zachodzące reakcje można zapisać następująco:

H₂ -► 2H⁺ + 2e“ ]

|    i 20H + H₂ -> 2H₂0 + 2e“ (anoda) (15.25)

2(OH)~ (z katody) + 2H⁺ -» 2H₂0 J

Zatem przy anodzie następuje utlenianie paliwa, a elektrony 2e obwodem zewnętrznym przepływają do katody, gdzie następuje reakcja z 0₂ i H₂0

1

2

0₂ + H₂0 + 2e~

20H (katoda)

(15.26)

Zatem wodór i tlen reagują z elektrolitem i dzięki jego przewodności jonowej płynie prąd.

Powstała w reakcji (15.25) woda rozcieńcza elektrolit KOH, który jest uzupełniany. Przepływający przez ogniwo elektrolit jest jednocześnie chłodziwem (odbiera O) i czynnikiem transportującym wodę z układu ogniwa.

Podobne reakcje można zapisać dla wysokotemperaturowego ogniwa z elektrolitem w postaci stopionych węglanów (MCFC) (rys. 15.43b).

Ujemne jony CO!' powstałe w reakcji (15.26a) wędrują do anody, gdzie oddają elektrony i reagują z paliwem zawierającym H₂ i CO, według reakcji

(15.25a)

H₂ + CO3 —» C0₂ + H₂0 + 2e {

CO + CO§- -*■ 2C0₂ + 2e-    } ^ ³

Do katody (rys. 15.43b) doprowadzone jest powietrze oraz C0₂, a obwodem zewnętrznym dopływają elektrony - powstaje reakcja

^ 0₂ + C0₂ + 2e - ^ CO|“ (katoda)    (15,26a)

Poniżej prześledzono pracę ogniwa paliwowego z elektrolitem stałym (rys. 15.43c) w postaci jonowymiennej membrany (elektrolit polimerowy). W wyniku oddziaływania wodoru z materiałem porowatej anody (platyna jako katalizator) zachodzi dysocjacja wodoru

H₂^2H⁺ + 2e~ (anoda)    (15.25a')

Na katodzie tlen przyjmuje elektrony płynące z anody

^0₂ + 2e^- -> O^2- (katoda)    (15,26a')

605