A Tüzelőanyag-cella

Az tüzelőanyag-cellák, akár csak az alkáli elemek vegyi reakciók során közvetlenül elektromos energiát állítanak elő. A legnagyobb különbség az, hogy az elemek lemerülésük után használhatatanok, addig az üzemanyagcellák addig üzemelnek, amíg üzemanyaggal látjuk el őket.

A protoncsere membrános üzemanyagcella működése

Az üzemanyagcellák két elektródából (anódból és katódból) és a köztük lévő elektrolitból állnak. A folyamat során katalizátor (általában platina) segítségével a hidrogénmolekulák protonokra és elektronokra szakadnak szét. A protonok az elektroliton haladnak keresztül, az elektronok pedig elektromos áram formájában hasznosíthatóak. A katódra érkező elektronok a katalizátor segítségével egyesülnek a protonokkal és az oxigénnel és így víz jön létre.

Az üzemanyagcellák egyik előnye a belsőégésű motorokhoz képest az, hogy míg az üzemanyagcellák hatásfokát elméleti termodinamikus határok nem korlátozzák, addig a belsőégésű motorok hatásfokát a Carnot-ciklus által meghatározott termodinamikus határok szabják meg.

A tüzelőanyagelemek fajtái

Sokféle tüzelőanyag-cellát fejlesztettek ki, de alapjában véve megkülönböztethetünk közönséges hőmérsékleten és nagy hőmérsékleten működőket. Az előbbiek könnyen elviselnek sok be- és kikapcsolást, ez előnyös például gépjárműveknél, míg az utóbbiak inkább folyamatos üzemben, például erőművekben hasznosíthatók. A tüzelőanyag fajtáját, az elektrolit és más komponensek minőségét, valamint a felépítésüket tekintve jelenleg számos, különböző típusú tüzelőanyag-cella van forgalomban. Az üzemanyagcellákat leginkább a három fő jellegzetességük alapján szokásos csoportosítani: működési hőmérséklet, üzemanyag típusa, elektrolit fajtája.

Rövidítés	Típus	Elektrolit típusa	Működési hőmérséklet	Elektromos Hatásfok
AFC	Alkáli Elektrolitos Cella	pl. 30%-os vizes kálium-hidroxid oldat	80 °C alatt	60%-70%
PEMFC	Protoncsere Membrános Cella	protonáteresztő membrán	70-220 °C1	50%-70%
DMFC	Direkt Metanol Membrános Cella	protonáteresztő membrán	90-120 °C	20%-30%
PAFC	Foszforsavas Cella	tömény folyékony foszforsav	150-220 °C	50%-60%
MCFC	Olvadt Karbonátos Cella	olvadt lítium-, nátrium- és kálium-karbonát	600°C felett	50%-60%
SOFC	Szilárd Oxidos Cella	pl. Szilárd cirkónium-oxid	600-1100 °C	60%-65%

¹ A membrán anyaga nagymértékben befolyásolja