Udoskonalone ogniwa paliwowe do lokalnego wytwarzania energii
Ogniwa paliwowe, czyli urządzenia konwersji elektrochemicznej, przekształcające energię chemiczną na elektryczność, stanowią obiecującą alternatywę dla spalania paliw kopalnych w wielu zastosowaniach energetycznych. Uczestnicy finansowanego ze środków UE projektu METPROCELL (Innovative fabrication routes and materials for metal and anode supported proton conducting fuel cells) pracowali nad udoskonaleniem PCFC przy jednoczesnym znaczącym obniżeniu ich kosztów. PCFC należą do najbardziej obiecujących technologii kogeneracji ciepła i energii (CHP), szczególnie w małych systemach zasilania, takich jak mikro CHP czy generatory zapasowe (APU). W ramach projektu METPROCELL zbadano zaawansowaną technologię cienkowarstwowych ceramicznych ogniw paliwowych przeznaczonych do pracy w średnich temperaturach od 400 do 700 stopni Celsjusza. Zespół opracował nowe materiały na elektrolit i elektrody charakteryzujące się ulepszonymi właściwościami i niższymi kosztami, a także nadające się do produkcji masowej. Nowe elektrolity miały lepszą tolerancję na dwutlenek węgla i były przeznaczone do zastosowania w średnim zakresie temperatur. Naukowcy przygotowali i scharakteryzowali wiele nowych materiałów, w przeważającej części opartych na nowym przewodniku protonów, łączącym wysokie przewodnictwo protonów z ulepszoną stabilnością chemiczną. Naukowcy ocenili konfiguracje ogniw paliwowych opartych zarówno na metalu, jak i na anodach. Opracowano półogniwa dla anodowych PCFC w oparciu o materiały anodowe przygotowane w ramach projektu. Zbudowano i scharakteryzowano podłoża metalowe dla różnych stopów żelaznych. Zespół wykorzystał tanie metody produkcji, w tym tłoczenie wspólne i osadzanie elektrolitu poprzez powlekanie natryskowe w celu zwiększenia odporności na utlenianie anodowych ogniw paliwowych. W przypadku ogniw paliwowych opartych na metalu wykorzystano druk sitowy, elektrochemiczne osadzanie z fazy gazowej oraz natryskiwanie termiczne. Naukowcy zoptymalizowali materiały i metody wytwarzania ogniw ze stosem płaskim, które przetestowano w dwóch przemysłowych agregatach, APU oraz mikro CHP. Opracowane w ramach projektu METPROCELL materiały do PCFC oraz metody ich produkcji pozwoliły na znaczące zmniejszenie kosztów, a także poprawę wydajności ogniw, przyczyniając się do szerszego wykorzystania na rynku tej obiecującej technologii ogniw paliwowych.
Słowa kluczowe
Ogniwa paliwowe przewodzące protony, ceramiczne ogniwa paliwowe, METPROCELL, mikro CHP, ekonomiczna produkcja
