Trwałe ogniwa paliwowe
Skojarzone wytwarzanie ciepła i energii elektrycznej (CHP) odnosi się do wysoce wydajnej technologii, która pozwala na generowanie elektryczności, a jednocześnie wychwytywanie przydatnej energii cieplnej generowanej w tym procesie. Zakłady CHP mogą osiągać wydajność przekraczającą 80% w porównaniu do 40–50% wydajności zakładów opartych na konwencjonalnym układzie gazowo-parowym (CCGT) lub węglowym. Ponadto, proces CHP jest kompatybilny zarówno z paliwami ze źródeł odnawialnych, jak i kopalnymi. Mikroprodukcja przy użyciu technologii CHP na małą skalę dla potrzeb budynków mieszkalnych stanowi ważny rynek dla FC. Niskotemperaturowe ogniwa paliwowe z membraną do wymiany protonów (LT PEMFC) wydają się szczególnie obiecujące, jednak ich trwałość przy ciągłej eksploatacji wymaga znacznego zwiększenia, tak aby dało się uzyskać wartość rzędu 40 tys. godzin. Naukowcy zainicjowali finansowany przez UE projekt Keepemalive, aby pogłębić wiedzę na temat degradacji i zawodności mechanizmów w celu uzyskania wymaganej wydajności przy zachowaniu umiarkowanych kosztów i niezmiennych osiągów. Testowanie degradacji w czasie eksploatacji produktu, który zgodnie z oczekiwaniami powinien być w pełni sprawy przez cztery do pięciu lat nieustannej pracy, wymaga użycia testów przyspieszonego zużycia (AST). Ważną częścią projektu Keepemalive jest opracowanie ulepszonych protokołów AST. Zostały one zdefiniowane, aby umożliwić identyfikację i kwantyfikację głównych czynników oraz wzajemnych relacji wynikających z degradacji, a także scharakteryzować rzeczywiste zmiany we właściwościach materiałów PEMFC oraz powiązanym z nimi spadkiem wydajności. Przy użyciu różnych testów scharakteryzowano elektrokatalizatory, a wśród nich przyspieszoną degradację katalizatora (utrata pola powierzchni elektrochemicznej (ECSA)) poprzez cykl napięciowy w warunkach przypominających uruchamianie, zmianę ładunku i zakończenie pracy. Naukowcy pracują obecnie nad modelem matematycznym eksperymentalnych testów degradacji ex situ. Wybrano materiały katalizacyjne dla potrzeb zespołów elektrod membranowych (MEA). Wprowadzenie do membran określonych dodatków obniżyło degradację chemiczną wywołaną przez żelazo (Fe)/nadtlenek wodoru (H2O2), pozwalając wyprodukować wysoce trwałe MEA zdolne współzawodniczyć z tymi opracowanymi przez wiodących producentów międzynarodowych. Dłuższy czas użytkowania systemów mikro-CHP będzie oznaczał więcej energii uzyskiwanej z początkowej inwestycji, co powinno zachęcić konsumentów do korzystania z tych instalacji. Zwiększone wykorzystanie technologii LT PEMFC pozwoli obniżyć emisje będące rezultatem stacjonarnej produkcji energii, a jednocześni ułatwi zastosowanie mniej pewnych form energii odnawialnej, takich jak zmienny wiatr.
