Szinte meglepő, hogy a XXI. század új energetikai rendszereként ismert tüzelőanyagcella valójában milyen régóta áll a tudomány érdeklődésének középpontjában. A tüzelőanyagcellák története ugyanis egészen 1839-ig nyúlik vissza, amikor
Sir William Grove fizikus kísérletével igazolta, hogy az elektrolízis folyamata visszafordítható. Ezzel az állítással egy új technológia indulhatott útjára, amit a mai napig folyamatosan tökéletesítenek.
Az első kísérleteket
Charles Langer és Ludwig Mond végezte még 1889-ben, levegő és széngáz üzemű cellákkal. A következő jelentős lépést 1932-ben
Francis Bacon tette meg, aki nikkel elektródás hidrogén és oxigén üzemű cellát készített, melynek folyamatos tökéletesítése révén cége 1959-re már 5 kW teljesítményű berendezéssel büszkélkedhetett. Napjaink kutatásainak fontos szereplőjeként az Egyesült Államokban működő
Ballard cég említhető, mivel a legtöbb tüzelőanyagcellás autóhoz itt készülnek cellák.
A tüzelőanyagcella az alkáli elemekhez hasonlóan vegyi reakciók folytán állít elő elektromos áramot, a folyamat lényegében a vízbontás folyamatának fordítottja. Akkor igazán környezetbarát a technológia, ha közvetlenül hidrogént használnak hajtóanyagként, amit áram segítségével lehet előállítani, a víz bontása révén. A tüzelőanyagcella előnye, hogy az alkáli elemekkel szemben addig üzemel, amíg hajtóanyagot táplálnak bele, és ennek köszönhetően a működése viszonylag precízen szabályozható.
A szerkezet fő egységeit két elektróda alkotja, melyeket két oldalról, egy-egy katalizátor réteggel együtt elektrolit lemezre préselnek. A két elektróda közül az anódon a hidrogén, a katódon pedig az oxigén halad át. A katalizátor a hidrogén molekulákat protonokra és elektronokra bontja, melyek közül a protonok keresztüláramlanak az elektroliton. A katódra érkező elektronok a katalizátorban egyesülnek az oxigénmolekulákkal és a protonokkal, melynek melléktermékeként víz keletkezik. Az elektronok áramlása még a katód előtt nyerhető ki a tüzelőanyagcellából.
Amennyiben a tüzelőanyagcellába nem közvetlenül hidrogén táplálnak, a fent említett folyamatot a hajtóanyag reformálása előzi meg. A reformer az anód oldalra telepítve elvégzi a betáplált földgáz, metanol, vagy éppen alkohol felbontását, így állítva elő a működéshez szükséges hidrogént. A melléktermék a legtöbb esetben széndioxid.
Köszönjük az Álmok Ereje Magazinnak a cikk összeállításához nyújtott segítségét!
