Fuel cell (gorivni članak): elektrokemijski uređaj za izravnu pretvorbu kemijske energije u električnu, protočna baterija

ličan je bateriji, koja također proizvodi električnu struju elektrokemijskim putem, ali se napaja vodikom i kisikom te se ne može isprazniti

Često se koristi krivi izraz – ćelije goriva. Naime, nije ćelija, nego članak, niti gori, nego je od goriva, dakle ‘gorivni članak’ (engl. Fuel Cell), elektrokemijski uređaj za izravnu pretvorbu kemijske u električnu energije (bez potrebe pretvorbe u toplinsku), odnosno protočna baterija koja se napaja vodikom i kisikom…

Fuel cell, odnosno gorivni članak, je uređaj koji elektrokemijskim procesom proizvodi električnu struju iz goriva – vodika. Sličan je bateriji, koja također proizvodi električnu struju elektrokemijskim putem, ali se gorivni članak opskrbljuju vodikom i kisikom, te se ne može isprazniti. Postoji više tipova gorivnih ćelija.

Trenutačno se najviše radi na membranskom, koje je najjednostavniji. Izumio ga je Sir William Grove sredinom 18. stoljeća, ali je bio praktički zaboravljen do početka svemirskog programa. Program Gemini koristio je membranski gorivni članak, a program Apollo alkalijski.

Poznati su veliki problemi Apolla 13 (umalo su se pretvorili u katastrofu), kad se zbog gubitka kisika iz spremnika nije mogla proizvoditi struju pomoću gorivnog članka. Space Shuttle je koristio alkalijski gorivni članak za proizvodnju struje.

Tek početkom 1990-ih počinje razvoj gorivnih članaka za zemaljske primjene. Pioniri su tvrtke IFC iz Connecticuta (joint-venture Toshibe i United Technologies, koji su proizvodili gorivne članke za Space Shuttle) i Ballard iz Kanade.

Sve veće tvrtke uključene su u projekt vodikovih gorivnih članaka, prvenstveno Daimler, BMW, Toyota, GM, Ford, Hyundai…Vodik se na elektrolitu (foliji) uz pomoć katalizatora (platine) razdvaja na protone i elektrone. Samo protoni prolaze kroz foliju nabijajući desnu stranu, a elektroni zaostaju na lijevoj strani gorivnog članka.

Tako se između ploča stvara električni potencijal, odnosno generira električna energija.Glavne prednosti gorivnog članka su u visokom stupnju energetske iskoristivosti (znatno većim nego kod klasičnog motora s unutrašnjim izgaranjem) i velikim ekološkim prednostima, jer gorivni članak ne proizvodi štetne ispušne plinove.

Zato se prva primjena očekuje u Kaliforniji, koja prednjači u ekološkim propisima. Glavna je mana što je vodik kao gorivo nepraktičan. Treba ga najprije proizvesti iz vode ili prirodnog plina, uz velike utroške energije. Uz to su spremnici vodika, bilo komprimiranog ili ukapljenog, skupi i zauzimaju puno prostora. Najveći će problem biti postići konkurentnu cijenu.

Gorivni članak je u osnovi jednostavan, a glavni su mu dijelovi membrane, elektrode i separatorska ploča. Najskuplji su materijali fluorirani polimer, koji se koristi  za membrane, te platina, koja služi kao katalizator u elektrodama.

Potrebna količina platine je oko jedan gram po kilovatu snage. Na kraju, nešto i o terminologiji. Neki pogrešno koriste izraz gorive ćelije. Budući da u njima ništa ne gori, nego je to – gorivni članak..


Komentari