PRACOWNIA NIEKONWENCJONALNYCH ŹRÓDEŁ ENERGII

Instytut Elektrotechniki Oddział Technologii i Materiałoznawstwa Elektrotechnicznego

Ogniwa paliwowe typu SOFC (Solid Oxide Fuel Cell)

Zasada działania

Ogniwo paliwowe jest urządzeniem przetwarzającym energię chemiczną zgromadzoną w paliwie na energię elektryczną. Jest to w gruncie rzeczy proste urządzenie składające się z dwóch elektrod (anody i katody) oddzielonych elektrolitem, który przepuszcza jony, ale blokuje przepływ elektronów. Paliwo zawierające wodór znajduje się po stronie anody, natomiast tlen dostarczany jest po stronie katody. Na katodzie następuje jonizacja telnu, który w postaci jonu jest transportowany przez elektrolit do anody, gdzie zachodzi reakcja chemiczna z paliwem gazowym (wodór). Produktami tej reakcji są woda i wolne elektrony, które zamknięte w zewnętrznym obwodzie elektrycznym mogą być wykorzystane w postaci energii elektrycznej.

W ogniwach zachodzi cicha i czysta ekologicznie przemiana energii chemicznej w elektryczną. Ale prawdziwa zaleta ogniw paliwowych to ich zadziwiająca zdolność pozyskiwania elektryczności z atomów wodoru. Ogniwa paliwowe o rozmiarach zbliżonych do tradycyjnych akumulatorów niklowo-kadmowych, ale lżejsze i tańsze, mogą pracować nawet 20 razy dłużej. Inna korzyść to brak długotrwałego procesu ładowania: ogniwa możemy szybko i łatwo zregenerować, uzupełniając paliwo. W ogniwach paliwowych typu SOFC (Solid Oxide Fuel Cell) elektrolitem jest stały tlenek. Zaletą tych ogniw jest możliwość zasilania dowolnym gazem redukcyjnym np. propan-butan (nie musi być to wodór). Wadą jest wysoka temperatura pracy ok. 1000 oC, jednak prowadzone są intensywne prace nad obniżeniem temperatury do ok. 600 oC.

Zastosowania

Ze względu na parametry pracy (temperatura) głównym zastosowaniem ogniw SOFC będzie zasilanie: budynków mieszkalnych, szpitali, małych fabryk (bez konieczności przesyłu energii elektrycznej na duże odległości z elektrowni).

Zakres prowadzonych badań

W zakresie ogniw paliwowych typu SOFC prowadzimy prace nad opracowaniem nowych materiałów na elektrolity stałe pracujące w niższej temperaturze (ok. 500-700 oC) niż typowe elektrolity (ok. 1000 oC). Wykonujemy badania składu i struktury oraz pomiary stało- i zmiennoprądowe wykonanych elektrolitów. Prowadzimy również badania stabilności termodynamicznej elektrolitów w atmosferach redukcyjnych. Opracowujemy nowe konstrukcje ogniw, a także wykonujemy pomiary parametrów elektrycznych wykonanych ogniw typu SOFC (wpływ czynników takich jak: temperatura, wilgotność, skład mieszanki paliwa na parametry elektryczne ogniwa).

IEL/OW 2000-2012