Tworzenie lepszych ogniw paliwowych
Ogniwa paliwowe są bardzo wydajne, gdyż dokonują konwersji energii chemicznej, pochodzącej z wodoru i tlenu, w energię elektryczną, a jako produkty uboczne wytwarzają wodę i ciepło. W celu zwiększenia wydajności ogniwa te mogą być łączone w układy szeregowe i równoległe, zwane stosami ('stack'). Europejscy naukowcy połączyli niedawno siły, w celu opracowania wysoce wydajnych stosów ogniw paliwowych z polimerowym elektrolitem ('Polymer Electrolyte Fuel Cell' - PEFC). W ramach projektu o nazwie „Interakcja pomiędzy warstwą dyfuzji gazu a kanałem przepływu gazu w ogniwach paliwowych z polimerowym elektrolitem‟ ('Interaction between the gas diffusionlayer and the gas flow channel of polymer electrolyte fuel cell' - IGDL/GFC) dokonano analizy ogniw paliwowych oraz technologii wodorowych, w celu opracowania zintegrowanych systemów wytwarzania wodoru i energii. Uczestnicy tego, finansowanego ze środków UE, projektu zaprojektowali i zbudowali wysoce wydajną stertę wykorzystywaną jako napęd prototypowego samochodu zasilanego ogniwami paliwowymi. Pojazd ten weźmie udział w corocznym wyścigu Shell Eco, którego celem jest osiągnięcie przez samochody jak najmniejszego zużycia paliwa. PEFC mogą być wykorzystywane w systemach o małej mocy oraz w pojazdach, jednak dla zwiększenia trwałości PEFC oraz polepszenia stabilności ich pracy niezbędne są dalsze badania naukowe. Naukowcy skupili swoją uwagę na zagadnieniach dotyczących transportu wody w PEFC, gdyż zespoły te mogą ulegać zalewaniu, jeśli woda nie jest prawidłowo odprowadzana. Z drugiej jednak strony, do prawidłowego nawilżania polimerowego elektrolitu niezbędny jest odpowiedni poziom wilgoci. Dla prawidłowego zarządzania obiegiem wody w ogniwie paliwowym kluczowe są dwa elementy oraz sposób ich współdziałania. Warstwa dyfuzji gazu ('Gas Diffusion Layer' - GDL) zasila elektrolit, natomiast kanał przepływu gazu ('Gas Flow Channel' - GFC) odpowiedzialny jest za prawidłowe rozprowadzanie gazu wokół aktywnych obszarów elektrod. Partnerzy uczestniczący w projekcie stworzyli modelowe ogniwo paliwowe, w celu zbadanie przepływu wody w GDL i GFC w ściśle kontrolowanych warunkach przepływu termicznego. Uzyskane wyniki wykorzystano następnie do przeprowadzenia dogłębnej analizy różnorakich scenariuszy zalewania rzeczywistych ogniw paliwowych. Odkrycia poczynione w ramach projektu IDGL/GFC mogą stanowić wkład w opracowywanie nowych rozwiązań oraz pomóc określić warunki pracy, które pozwolą zminimalizować zużycie energii. Prace projektowe umożliwiły naukowcom zdobycie cennego doświadczenia na temat elektrochemii ogniw paliwowych oraz projektowania stosów, a ponadto stanowią wkład na rzecz europejskiej konkurencyjności w zakresie opracowywania czystych źródeł energii.
