Podnoszenie atrakcyjności paliw
Ogniwa paliwowe stanowią czystą formę energii cechującą się licznymi potencjalnymi zastosowaniami. Działając głównie w niskich temperaturach, ogniwa paliwowe oparte na polimerowej membranie elektrolitowej (PEMFC) stanowią co do zasady baterie wytwarzające elektryczność ze zmagazynowanego paliwa wodorowego i tlenu uzyskanego z powietrza. Jednak problemy związane z transportem i magazynowaniem paliwa wodorowego sprawiły, że alkohol stał się obiecującą alternatywą dla tego rozwiązania. Wysoka gęstość energetyczna alkoholu oraz względnie łatwe przekształcanie go w wodór stanowią źródło badań poświęconych reformingowi pokładowemu. Jednak niskotemperaturowe ogniwa PEMFC są wrażliwe na nieczystości produktu reformowania zawierające tlenek węgla (CO), co sprawia, że niezbędny jest dodatkowy etap obróbki paliwa. Naukowcy zainicjowali finansowany ze środków UE projekt "Development of an internal reforming alcohol high temperature PEM fuel cell stack" (IRAFC) w celu opracowania zwartego systemu ogniwa paliwowego, który wykorzystuje ponownie ciepło wytwarzane przez ogniwo paliwowe w celu napędzania reakcji reformowania alkoholu bez dodatkowego procesora paliwowego. W wysokich temperaturach reformowanie alkoholu wytwarza wodór wolny od zanieczyszczenia tlenkiem węgla. Cel projektu wymagał integracji katalizatora reformingowego i wysokotemperaturowego zespołu elektrod membranowych (MEA) działającego w temperaturach od 190 do 220 stopni Celsjusza. Nowe membrany polimerowe oparte na polieterach aromatycznych z powodzeniem przeszły trwające 700 godzin badania, wykazując przy tym lepszą stabilność termiczną i chemiczną w temperaturze 220 stopni Celsjusza. Nowo opracowane katalizatory reformingowe alkoholu mogłyby skutecznie działać przez 500 godzin, zapewniając stały dopływ wodoru do anody i wykazując jednocześnie niski spadek aktywności. Ponadto, wyprodukowano również wysokotemperaturowe, kompozytowe, dwubiegunowe materiały płytkowe. W celu zapewnienia optymalnego przekształcania metanolu naukowcy zbadali różne geometrie płytek. Przygotowano główne komponenty — reformery, zespoły MEA, płytki dwubiegunowe i elementy peryferyjne — jednostki IRAFC i z powodzeniem dokonano integracji systemu. Pojedyncze ogniwo wysokotemperaturowego systemu PEMFC, którego anoda zawiera uszlachetniony kopolimer i katalizator reformingowy metanolu cechowało się funkcjonalnością jednostki. Projekt IRAFC wykorzystał niedrogie materiały (elektrolity, katalizatory i płytki dwubiegunowe) oraz techniki produkcji, umożliwiając tym samym łatwiejszą penetrację rynku energii przez system ogniwa paliwowego. Informacje o projekcie są upowszechniane poprzez jego witrynę internetową, publikacje w czasopismach naukowych oraz podczas konferencji. Ponadto projekt IRAFC zaowocował złożeniem wniosku patentowego.
Słowa kluczowe
Ogniwa paliwowe, polimerowa membrana elektrolitowa, wodór, alkohol, katalizator reformingowy
