Filtry powietrza do wodorowych ogniw paliwowych

Filtracja powietrza odgrywa kluczową rolę w różnych procesach przemysłowych, w tym związanych z ogniwami paliwowymi.
Ogniwa paliwowe to urządzenia, które przekształcają energię chemiczną bezpośrednio w energię elektryczną w drodze reakcji elektrochemicznych.

Zwykle składają się z elektrolitu i dwóch elektrod, gdzie paliwo jest utleniane na anodzie, a środek utleniający (często tlen z powietrza) jest redukowany na katodzie.

Jak działa filtr powietrza w systemie ogniw paliwowych?

Usuwanie zanieczyszczeń

Ogniwa paliwowe są wrażliwe na zanieczyszczenia w strumieniach paliwa i utleniacza. Nawet śladowe ilości cząstek stałych, trucizn katalizatora lub innych zanieczyszczeń mogą mieć szkodliwy wpływ na wydajność i żywotność ogniwa paliwowego. Filtracja to skuteczna metoda usuwania drobnych cząstek i zanieczyszczeń z paliwa i utleniaczy, zapewniając czystszy strumień, zanim trafią one do ogniwa paliwowego.

 

Ochrona elektrod

Elektrody w ogniwie paliwowym często zawierają katalizatory z metali szlachetnych, takie jak platyna. Zanieczyszczenia mogą dezaktywować te katalizatory, zmniejszając ich skuteczność i prowadząc do zmniejszenia ogólnej wydajności ogniw paliwowych. Filtracja pomaga chronić elektrody, usuwając cząstki i zanieczyszczenia, które mogłyby zagrozić aktywności katalitycznej powierzchni elektrod.

Wydłużona żywotność

Utrzymanie czystego środowiska w ogniwie paliwowym przyczynia się do jego długoterminowej niezawodności i wydajności. Filtracja pomaga zapobiegać gromadzeniu się osadów, kamienia i zanieczyszczeń, które z biegiem czasu mogą powodować degradację elementów ogniwa paliwowego.

 

Poprawiona wydajność

Czyste strumienie paliwa i utleniacza powodują ulepszone reakcje elektrochemiczne w ogniwie paliwowym. Może to prowadzić do wyższej efektywności konwersji energii, lepszej mocy wyjściowej i ogólnej poprawy wydajności.

Zapobieganie zatykaniu warstwy dyfuzyjnej gazu (GDL).

Ogniwa paliwowe często wykorzystują warstwę dyfuzyjną gazu, aby ułatwić przepływ reagentów do elektrod. Zatykanie GDL cząstkami stałymi lub zanieczyszczeniami może utrudniać przepływ gazów, prowadząc do zmniejszenia wydajności.

Filtracja pomaga zapobiegać gromadzeniu się cząstek w GDL, zapewniając płynny i niezakłócony przepływ reagentów.

Filtracja jest niezbędna w systemach ogniw paliwowych, aby zapewnić czystość strumieni paliwa i utleniacza, chronić wrażliwe komponenty, zwiększać wydajność i wydłużać żywotność ogniwa paliwowego. Odgrywa kluczową rolę w utrzymaniu czystości i integralności środowiska ogniwa paliwowego, przyczyniając się do jego optymalnej wydajności i niezawodności.

 

Często Zadawane Pytania

Co to jest ogniwo paliwowe?  

Ogniwo paliwowe to urządzenie elektrochemiczne, które przekształca energię chemiczną bezpośrednio w energię elektryczną w drodze reakcji pomiędzy paliwem i utleniaczem.
W przeciwieństwie do tradycyjnych silników spalinowych, ogniwa paliwowe nie spalają paliwa. Zamiast tego wytwarzają energię elektryczną w procesie elektrochemicznym, który jest na ogół bardziej wydajny i wytwarza mniej substancji zanieczyszczających.

 

Do podstawowych elementów ogniwa paliwowego należą:

• Anoda: Elektroda, na której utlenia się paliwo (zwykle wodór).
• Katoda: Elektroda, na której następuje redukcja środka utleniającego (zwykle tlenu z powietrza).
• Elektrolit: substancja umożliwiająca przemieszczanie się jonów pomiędzy anodą i katodą. Zwykle jest to materiał przewodzący protony.
• Reakcja elektrochemiczna: Reakcja chemiczna zachodząca na anodzie i katodzie, prowadząca do wytworzenia energii elektrycznej.
• Protony i elektrony: W reakcji elektrochemicznej protony (jony wodoru) przemieszczają się przez elektrolit, podczas gdy elektrony przepływają przez obwód zewnętrzny, tworząc prąd elektryczny. 

Ogniwa paliwowe są czystymi i wydajnymi źródłami energii, ponieważ wytwarzają energię elektryczną o niższej emisji w porównaniu z konwencjonalnymi procesami spalania.
Jednym z najpowszechniejszych typów są wodorowe ogniwa paliwowe, ale istnieją również ogniwa paliwowe wykorzystujące inne paliwa, takie jak gaz ziemny lub metanol. Mają zastosowanie w różnych sektorach, w tym w transporcie (pojazdy na ogniwa paliwowe), stacjonarnym wytwarzaniu energii i urządzeniach przenośnych.

Jak działają wodorowe ogniwa paliwowe?

Wodorowe ogniwa paliwowe wytwarzają energię elektryczną w wyniku reakcji elektrochemicznej pomiędzy wodorem i tlenem.Podstawowa zasada działania wodorowego ogniwa paliwowego obejmuje następujące etapy:

• Zasilanie paliwem wodorowym: Wodór (H2) jest dostarczany do anody (elektrody ujemnej) ogniwa paliwowego.
• Elektrolit: Ogniwa paliwowe zawierają elektrolit, którym jest zazwyczaj membrana polimerowa.
  Elektrolit umożliwia przejście protonów (jonów H+), blokując przepływ elektronów.
• Reakcja elektrochemiczna na anodzie: Na anodzie gazowy wodór jest rozdzielany na protony i elektrony w procesie zwanym elektrolizą.
• Przepływ elektronów: Elektrony nie mogą przejść przez elektrolit. Zamiast tego zmuszone są do podróżowania przez obwód zewnętrzny, wytwarzając prąd elektryczny, który można wykorzystać do wykonania pracy, na przykład zasilania silnika elektrycznego.
• Reakcja elektrochemiczna na katodzie: Tymczasem na katodzie (elektrodzie dodatniej) tlen z powietrza łączy się z protonami i elektronami, tworząc wodę. 
• Produkcja wody: Produktem ubocznym tej reakcji elektrochemicznej jest woda (H2O), która zwykle jest uwalniana w postaci pary wodnej. To sprawia, że wodorowe ogniwa paliwowe są czystym źródłem energii, ponieważ ich jedyną bezpośrednią emisją jest woda.
• Ogólna reakcja: Ogólna reakcja w przypadku wodorowego ogniwa paliwowego to połączenie reakcji anodowych i katodowych

Wydajność wodorowych ogniw paliwowych może być wysoka, a ich zaletą jest wytwarzanie energii elektrycznej bez spalania paliw kopalnych, co skutkuje zerową emisją zanieczyszczeń w przypadku stosowania czystego wodoru.
Wyzwania obejmują jednak produkcję, przechowywanie i transport wodoru oraz koszt technologii ogniw paliwowych. Trwają wysiłki badawczo-rozwojowe, aby sprostać tym wyzwaniom i zwiększyć przydatność wodorowych ogniw paliwowych do powszechnego stosowania w różnych zastosowaniach.

 

Skontaktuj się z nami lub przeczytaj nasz  blog , aby uzyskać więcej informacji na temat rozwiązań w zakresie katodowej filtracji powietrza do ogniw paliwowych.