Ogniwo paliwowe z kontrolowaną mocą wyjściową

Amerykańscy naukowcy wynaleźli ogniwo paliwowe oparte na wodorze, które samo efektywnie reguluje swoją moc wyjściową. Prosty mechanizm sterujący może zdecydowanie zwiększyć zakres praktycznych zastosowań ogniwa.

Ogniwa paliwowe generują prąd przez połączenie wodoru i tlenu, czego efektem ubocznym jest powstawanie wody. Są one czystszą alternatywą dla benzyny i ropy, jednakże wciąż pozostają w fazie testów.

Jakkolwiek kontrolowanie mocy wyjściowej ogniwa, przez regulowanie dopływu wodoru brzmi dostatecznie prosto, jak dotąd nie znalazło praktycznego zastosowania – mówi Jay Benziger, chemik z Princeton University w New Jersey, który wynalazł takie sterowane ogniwo.

Inżynierowie pilnowali stałego dopływu wodoru i tlenu i do ogniw tak, by ciśnienie zapewniało wyrzucanie wody z systemu. Jednakże sprawiało to, że część wodoru, który nie wszedł w reakcję, trzeba było wychwycić i przetworzyć. Oznaczało to równocześnie brak możliwości zmniejszenia mocy przez redukcję ciśnienia doprowadzanych gazów, jak choćby w silnikach benzynowych. W sytuacji gdy zachodziła konieczność obniżenia mocy wyjściowej, dokonywano tego przez dołączenie rezystorów co czyniło cały proces nieefektywnym.

Nowe ogniwo wykorzystuje do sterowania mocą wyjściową swój własny produkt uboczny reakcji, tj. wodę. Komora, w której dochodzi do połączenia wodoru i tlenu, a w konsekwencji do wyprodukowania wody i prądu jest połączona z rezerwuarem zawierającym wytworzoną wodę, który znajduje się poniżej. Odprowadzenie wody z systemu zapewnia po prostu ciśnienie wytworzone w komorze.

Kiedy dostarczymy więcej wodoru, rośnie ciśnienie w komorze, a tym samym więcej wody jest oddawane do rezerwuaru. To z kolei sprawia, że więcej anod jest poddanych reakcji z wodorem, co skutkuje wygenerowaniem większej mocy wyjściowej.

Analogicznie, gdy mniej wodoru jest doprowadzone do systemu, ciśnienie spada i więcej wody przedostaje się z rezerwuaru do komory, zakrywając więcej anod i hamując reakcję chemiczną.

Woda zgromadzona na dnie zapewnia również ogniwu odpowiednie nawilżanie, co zabezpiecza je przed uszkodzeniem.

„Jest to obecnie prostsze niż większość ogniw paliwowych,” – mówi Benziger. Twierdzi on, że mogłoby to być znacznie bardziej efektywne źródło zasilania tam gdzie potrzeba około kilowata mocy, jak choćby w przypadku kosiarek.

(lk)