mały|Przebieg procesu tworzenia ogniwa paliwowego ze stopionego węglanu Ogniwo paliwowe ze stopionym węglanem (MCFC, z ang. ) – rodzaj wysokotemperaturowego ogniwa paliwowego, pracującego w temeraturze 600 °C i wyższych.

Ogniwa te powstały w latach 60. XX w. i były bardzo drogie ze względu na elektrody wykonane z metali szlachetnych. W latach 70. XX w. elektrody zaczęto wykonywać z niklu (Ni) i jego tlenku (NiO) oraz chromu (Cr). Dzięki temu udało się obniżyć nie tylko cenę, ale i zwiększyć moc z 10 do 150 mW/cm².

Czołowym wytwórcą ogniw MCFC w Stanach Zjednoczonych jest firma FuelCell Energy.

Budowa i zasada działania Elektrolitem w ogniwach węglanowych są stopione w temperaturze 650 °C węglany litu lub potasu ( lub ), umieszczone w spieku ceramicznym . Anodę stanowi spiek Ni wzbogacony Cr, a katodę spiek tlenku niklu z litem. Paliwem może być CO z niepełnego spalenia węgla, , gaz wodny (CO+), i inne palne nośniki energii.

Reakcje zachodzące w ogniwie MCFC, gdy paliwem jest wodór, są następujące: katoda: anoda:

Zasada działania ogniwa MCFC ujęta w czterech etapach reakcji: absorpcja cząsteczki tlenu na katodzie oraz 2 cząsteczek wodoru na anodzie jonizacja 2 atomów tlenu i absorpcja 2 cząsteczek oraz powstanie 2 anionów węglanowych na katodzie oraz jonizacja 4 atomów wodoru do 4 protonów na anodzie migracja anionów węglanowych przez elektrolit od katody do anody rekombinacja na anodzie 2 anionów węglanowych do 2 cząsteczek wody i 2 cząsteczek CO2

Jeżeli natomiast paliwem jest CO, reakcje są następujące (reakcja na katodzie pozostaje bez zmian): katoda: anoda:

Zalety ogniw węglanowych: w temperaturze pracy (650 °C) reforming paliwa (konwersja do wodoru) może zachodzić wewnątrz ogniwa, przez co ich sprawność jest większa i dochodzi do 60% ogniwa te mogą pracować w skojarzeniu, napędzając turbinę gazową, parową oraz dostarczając ciepło , np. z biogazu, im nie przeszkadza, a nawet wspomaga pracę katody

Wadami tych ogniw są: konieczność zapewnienia obiegu z anody do katody konieczność chłodzenia elektrod gazem, który przepływając z dużą prędkością, jest źródłem hałasu konieczność wykonania elementów konstrukcji ogniwa ze stali nierdzewnej, co zwiększa koszty duża agresywność i korozyjność elektrolitu, która powoduje roztwarzanie elektrod duża wrażliwość na zmiany temperatury elektrolitu

Bibliografia

Linki zewnętrzne

Kategoria:Ogniwa paliwowe