Innowacyjne ogniwo paliwowe z trzema elektrodami
Ogniwa paliwowe ze stałym tlenkiem (SOFC) wytwarzają elektryczność poprzez utlenianie paliw węglowodorowych, takich jak gaz ziemny lub biopaliwo. Działają w skrajnie wysokich temperaturach dzięki temu, że składają się z anody i katody, wykonanych z tlenku stałego lub elektrolitów ceramicznych. Podczas prac nad ogniwem, naukowcy napotkali wiele wyzwań i problemów technicznych, takich jak akumulacja węgla i skażenie anody siarką. Pomimo wzmożonych wysiłków badawczych, dotychczas nie dokonano większego technologicznego przełomu w zakresie wydajności pracy ogniw SOFC. Zagadnienie to podjęli naukowcy w finansowanym z funduszy unijnych projekcie T-CELL (Innovative SOFC architecture based on triode operation) i zaproponowali innowacyjną konstrukcję ogniw SOFC opartą na innowacyjnej architekturze triodowej. Koncepcja polegała na połączeniu materiałów wykazujących wysoką tolerancję z taką budową ogniwa, która pozwalałaby na skuteczne monitorowanie w miejscu aktywności elektrolitycznej w ekstremalnych warunkach. Badacze wykorzystali modyfikowane materiały oparte na niklu (Ni), znane ze swej wysokiej tolerancji jako elektrody anodowe w ogniwach SOFC wraz z innymi materiałami. W konfiguracji triodowej zmiana polega zasadniczo na dodaniu trzeciej elektrody zasilanej obwodem pomocniczym, umożliwiającym pracę anody i katody. Zaproponowano szczegółowy model matematyczny, aby ująć wszystkie procesy elektrochemiczne zachodzące wewnątrz ogniwa triodowego. Przełomowa konstrukcja, wypracowana w ramach projektu T-CELL, niemal dwukrotnie obniżyła akumulację węgla w zestawieniu ze standardowymi anodami niklowymi i wydłużyła okres użytkowania ogniwa. Zwiększyła również moc wyjściową ogniwa SOFC oraz całkowitą sprawność elektryczną. Działania projektowe zwieńczyło zbudowanie i przetestowanie prototypu urządzenia triodowego, zawierającego pięć jednostek powtarzalnych. Komercyjne zastosowanie konstrukcji T-CELL powinno zmniejszyć zależność od paliw kopalnych i doprowadzić do ograniczenia emisji gazów cieplarnianych. W perspektywie długoterminowej, oznacza to poprawę jakościową ochrony środowiska i stanu zdrowia społeczeństwa.
Słowa kluczowe
Energia, ogniwa paliwowe ze stałym tlenkiem, biopaliwo, projekt T-CELL, trioda
