5 kuro elementų tipų įvadas

Protonų mainų membranos kuro elementas naudoja protonų mainų membraną kaip elektrolitą. Šio tipo kuro elementuose vandenilio dujos tiekiamos per anodą, o deguonies dujos tiekiamos į katodą, o protonų mainų membrana veikia kaip elektrolitas tarp jų. Elektrocheminės reakcijos metu vandenilio dujos prie anodo suskaidomos į protonus ir elektronus. Kol protonai praeina per protonų mainų membraną, elektronai teka per išorinę grandinę, generuodami elektros energiją. Katode deguonis jungiasi su protonais ir elektronais, todėl kaip šalutinis produktas susidaro vandens garai. PEMFC siūlo tokius pranašumus kaip didelis galios tankis, greitas paleidimo laikas ir didelio efektyvumo konversija, todėl jie plačiai naudojami transporto priemonėse, tokiose kaip automobiliai ir lengvieji sunkvežimiai.

Šarminiame kuro elemente kaip elektrolitą naudojamas kalio hidroksido tirpalas. AFC vandenilio dujos anode suskaidomos į vandenilio jonus ir elektronus. Vandenilio jonai kerta kalio hidroksido tirpalą, o elektronai teka per išorinę grandinę, generuodami elektros energiją. Prie katodo deguonis susijungia su vandenilio jonais ir elektronais, todėl vanduo yra šalutinis produktas. AFC pasižymi dideliu konversijos efektyvumu ir ilgaamžiškumu, tačiau dėl kalio hidroksido tirpalo korozinio poveikio jie plačiai naudojami konkrečiose srityse, tokiose kaip aviacija ir gynyba.

Fosforo rūgšties kuro elementas naudoja fosforo rūgštį kaip elektrolitą. PAFC vandenilio dujos anode suskaidomos į protonus ir elektronus. Protonai migruoja per fosforo rūgšties elektrolitą, o elektronai teka per išorinę grandinę, generuodami elektros energiją. Prie katodo deguonis jungiasi su protonais ir elektronais, gamindamas vandenį kaip šalutinį produktą. PAFC siūlo didelio efektyvumo konversiją ir stabilumą, dažniausiai taikomą generatoriuose ir kogeneracinėse sistemose.

Kietojo oksido kuro elementas naudoja kietą oksido medžiagą kaip elektrolitą. SOFC vandenilio dujos anode suskaidomos į protonus ir elektronus. Protonai migruoja per kietojo oksido elektrolitą, o elektronai teka per išorinę grandinę, generuodami elektros energiją. Prie katodo deguonis oksiduojasi, kai jungiasi su protonais ir elektronais, generuodamas deguonies jonus. Šie deguonies jonai pereina per kietąjį oksido elektrolitą atgal į anodą, kur reaguoja su vandenilio dujomis, kaip šalutinis produktas sudarydami vandens garus. SOFC siūlo tokius privalumus kaip didelio efektyvumo konversija, degalų lankstumas ir ilgas tarnavimo laikas, todėl jie dažniausiai naudojami generatoriuose ir kogeneracinėse sistemose.

Išlydyto karbonato kuro elementas (MCFC) taip pat yra aukštos temperatūros kuro elementas, kuriame kaip elektrolitas naudojamas išlydytas karbonatas. MCFC kuro dujos paprastai susideda iš vandenilio ir anglies dioksido mišinio. Šios dujos anodo reakcijos zonoje suskaidomos į karbonato jonus ir elektronus. Karbonato jonai gali migruoti per išlydytą karbonato elektrolitą aukštoje temperatūroje ir katodo reakcijos zonoje susijungti su deguonimi, kad susidarytų vanduo, anglies dioksidas ir elektronai. Elektronai teka per išorinę grandinę, gamindami elektros energiją. MCFC darbinė temperatūra paprastai svyruoja nuo 600 iki 700 laipsnių Celsijaus.