Ogniwo paliwowe ze stopionym węglanem

Z Wikipedii

Ogniwo paliwowe ze stopionym węglanem, MCFC (ang. Molten Carbonate Fuel Cell) - to rodzaj wysokotemperaturowego ogniwa paliwowego, pracującego przy t=600°C i wyżej.

Ogniwa te powstały w latach sześćdziesiątych XX w. i były bardzo drogie ze względu na elektrody wykonane z metali szlachetnych. W latach siedemdziesiątych XX w. elektrody zaczęto wykonywać z niklu (Ni) i jego tlenku (NiO) oraz chromu (Cr). Dzięki temu udało się obniżyć nie tylko cenę, ale i zwiększyć moc z 10 mW/cm² do 150 mW/cm².

Czołowym wytwórcą ogniw MCFC w Stanach Zjednoczonych jest firma FuelCell Energy.

Spis treści 1 Budowa i zasada działania 2 Bibliografia 3 Zobacz też 3.1 Linki zewnętrzne

[edytuj] Budowa i zasada działania

Elektrolitem w ogniwach węglanowych są stopione w temperaturze 650°C węglany litu lub potasu (Li₂CO₃ lub K₂CO₃), umieszczone w spieku ceramicznym LiAlO₂. Anodę stanowi spiek Ni wzbogacony Cr, a katodę spiek tlenku niklu z litem. Paliwem może być CO z niepełnego spalenia węgla, H₂, gaz wodny (CO+H₂), CH₄ i inne palne nośniki energii.

Reakcje zachodzące w ogniwie MCFC, gdy paliwem jest wodór, są następujące:

Katoda:

Anoda:

Zasada działania ogniwa MCFC ujęta w czterech etapach reakcji:

1. - absorpcja cząsteczki tlenu na katodzie oraz 2 cząsteczek wodoru na anodzie,
2. - jonizacja 2 atomów tlenu i absorpcja 2 cząsteczek CO₂ oraz powstanie 2 anionów węglanowych na katodzie oraz jonizacja 4 atomów wodoru do 4 protonów na anodzie,
3. - migracja anionów węglanowych przez elektrolit od katody do anody,
4. - rekombinacja na anodzie 2 anionów węglanowych do 2 cząsteczek wody i 2 cząsteczek CO₂.

Jeżeli natomiast paliwem jest CO₂, reakcje są następujące (reakcja na katodzie pozostaje bez zmian):

Katoda:

Anoda:

Zalety ogniw węglanowych:

• w temperaturze pracy (650°C) reforming paliwa (konwersja do wodoru) może zachodzić wewnątrz ogniwa, przez co ich sprawność jest większa i dochodzi do 60%,
• ogniwa te mogą pracować w skojarzeniu, napędzając turbinę gazową, parową oraz dostarczając ciepło,
• CO₂, np. z biogazu, im nie przeszkadza, a nawet wspomaga pracę katody,

Wadami tych ogniw są:

• konieczność zapewnienia obiegu CO₂ z anody do katody,
• konieczność chłodzenia elektrod gazem, który przepływając z dużą prędkością, jest źródłem hałasu,
• konieczność wykonania elementów konstrukcji ogniwa ze stali nierdzewnej, co zwiększa koszty,
• duża agresywność i korozyjność elektrolitu, która powoduje roztwarzanie elektrod,
• duża wrażliwość na zmiany temperatury elektrolitu.

[edytuj] Bibliografia

• Lewandowski, Witold M. Proekologiczne odnawialne źródła energii. WNT, W-wa 2006

[edytuj] Zobacz też

• technologie wodorowe

[edytuj] Linki zewnętrzne

• strona internetowa FuelCell Energy (en)