background image
background image

Ogniwa paliwowe są urządzeniami elektrochemicznymi, w których następuje 
bezpośrednia przemiana energii chemicznej paliwa i utleniacza na energię elektryczną.

Klasyfikację ogniw paliwowych przeprowadza się zwykle na podstawie rodzaju użytego 
w nich elektrolitu, lub na podstawie temperatury ich pracy. 

background image

Tlen i wodór znajdują się w rurkach w dolnych pojemnikach z kwasem siarkowym. 
Reagują ze sobą tworząc wodę. Wytworzony prąd elektryczny wywołuje elektrolizę 
wody w górnym pojemniku.

background image

PEFC – polymer electrolyte FC
A – alkaline FC
PAFC – phosphoric acid FC
MCFC – molten carbonate FC
SOFC – solid oxide FC

background image
background image

+2

1.17

background image

2

2

O

2e

1/2O

Reakcja katodowa:

Reakcja anodowa:

Reakcja sumaryczna:

2e

O

H

O

H

2

2

2

O

H

1/2O

H

2

2

2

background image

temperatura

T [K]

stan 

skupienia

wody

ΔH

0

[kJ/mol]

ΔG

0

[kJ/mol]

sprawność 

teoretyczna η

t

[%]

napięcie 

ogniwa E

N

[V]

298

ciecz

-285,8

-237,1

83,0

1,229

298

gaz

-241,8

-228,6

94,5

1,185

900

gaz

-247,2

-198,1

80,1

1,027

1000

gaz

-247,8

-192,6

77,7

0,998

1100

gaz

-248,4

-187,1

75,3

0,969

1. straty aktywacyjne 

(na elektrodach)

2. straty omowe

3. straty stężeniowe 

(doprowadzenie 
reagentów)

E = E

N

– η

k

– η

a

– i·(R

i

+ R

c

)

background image

CHP – Combined Heat and Power: generator ciepła i prądu
APU – Auxiliary Power Unit: pomocnicza jednostka mocy

background image

wysoka sprawność do ok. 60%!

background image

1) Moduł SOFC
2) Układ uzdatniania wody
3) Układ oczyszczania gazu
4) Układ zarządzania i konwersji

generowanej mocy 

Zasilanie gazem ziemnym

Maksymalna moc (elektryczna) 2kW

Maksymalna moc cieplna 300W-1kW
(zależnie od obciążenia elektrycznego)

Emisja CO

2

340g/kWh

background image

Stos

Układ zasilania gazem

support
anodowy

anoda

elektrolit

katoda

background image

tubular

background image

Obniżenie temperatury pracy z obecnych 800-1000°C (SOFC) do 600-800°C (IT-SOFC) 
jako strategiczny cel rozwoju technologii ogniw paliwowych
- ograniczenie korozji wysokotemperaturowej
- możliwość użycia tańszych materiałów konstrukcyjnych
- stabilność długoczasowa pracy

background image

materiał katodowy 
przewodzący tylko 
elektronowo
La

0,8

Sr

0,2

MnO

3

(LSM)

materiał katodowy o 
przewodnictwie
mieszanym jonowo-
elektronowym
La

1-x

Sr

x

Co

1-y

Fe

y

O

3-δ

(LSCF)

konieczna obecność
ruchliwych wakancji
tlenowych w
temperaturze pracy
ogniwa

background image

Stabilność wysokotemperaturowa (termiczna i chemiczna) 
w atmosferach utleniających

Brak reaktywności oraz zgodność termomechaniczna w stosunku do 
użytego elektrolitu oraz interkonektora

Odporność na zatruwanie chromem (w przypadku użycia 
interkonektorów zawierających Cr)

Stabilność w atmosferze zawierającej CO

2

Wysokie przewodnictwo całkowite (> 100 Scm

-1

)

Mieszane przewodnictwo jonowo-elektronowe dla poprawy 
efektywności pracy, w szczególności w obniżonym zakresie temperatur

Wysoka aktywność katalityczna dla reakcji redukcji tlenu

Możliwość otrzymania warstwy o odpowiedniej porowatości 
i wytrzymałości mechanicznej

Niska cena substratów i prosta metoda otrzymywania materiału 
o żądanych właściwościach

Materiał „przyjazny” dla środowiska