Palivové články jako perspektivní technologie

Palivový článek je velmi perspektivní technologie, která má prokazatelné přínosy z hlediska energetické efektivnosti, využití alternativních zdrojů energie a ochrany životního prostředí. To je důvod, proč se výzkumem, vývojem a posléze i výrobou palivových článků a s nimi spojených komponentů zabývají ve světě stovky výzkumných pracovišť a firem. Technologie palivových článků je v současnosti na prahu praktického využití, a to jak v mobilních tak i stacionárních energetických zařízeních.

Palivové články slouží k přímé přeměně chemické energie na stejnosměrný elektrický proud a spolu s ním se dále využívá i při reakci vzniklá tepelná energie. Základem jsou elektrochemické procesy. Při chemické reakci vstupních látek se chemická energie přeměňuje na elektrickou energii. Palivové články pracují na rozdíl od galvanických článků v kontinuálním režimu díky plynulé dodávce paliva k anodě a okysličovadla ke katodě. Základním typem je vodíko-kyslíkový palivový článek, jehož podstatou je slučování vodíku a kyslíku za přítomnosti katalyzátoru (např. hydroxid draselný) za vzniku elektrické a tepelné energie, kde odpadem je čistá vodní pára. Princip přeměny chemické energie na energii elektrickou je znázorněn na obrázku.

Palivový článek – Princip přeměny chemické energie na energii elektrickou

Dalšími palivy, které lze využít k přeměně v palivových článcích jsou zejména plyny bohaté na vodík (metan, propan, hydrazin, čpavek), metylalkohol a také paliva z obnovitelných zdrojů jako bioplyn a bioetanol.

Palivových článků existuje několik druhů a většinou jsou děleny podle používaného elektrolytu a podle pracovní teploty. V zásadě rozlišuje palivové články nízkoteplotní (alkalické – elektrolytem je KOH, membránové a přímé metanolové), středněteplotní (kyselé – elektrolytem je kys. fosforečná) a vysokoteplotní (s tavenými karbonáty, s pevnými oxidy). Výkonový rozsah palivových článků je od desítek wattů v přenosných aplikacích (vysílačky, v blízké budoucnosti notebooky, digitální fotoaparáty apod.), přes stacionární jednotky kilowattových výkonů určených jako lokální či špičkové a záskokové zdroje energie, až k jednotkám v řádech jednotek megawatt čistě energetického charakteru. Samostatnou kapitolou jsou palivové články vyvíjené pro automobilový průmysl.

Palivový článek zpravidla bývá jen jednou z částí energetického systému. Ten ještě obvykle obsahuje reformer (zařízení na úpravu primárního paliva), měnič a jednotku, která je schopna zužitkovat vzniklé teplo. Návrh celého systému zahrnuje nejen optimalizaci samotného článku, ale i dalších součástí, přičemž šířka možností návrhu je omezena danou aplikací. Roli zde hraje například typ paliva, hladina emisí, využití odpadního tepla a požadovaná úroveň tepla.

V České republice byla této technologii doposud věnována jen okrajová pozornost. Příčin bylo několik: neexistence programu, který by se zabýval podporou celého cyklu od vývoje, výzkumu až po výrobu a aplikaci palivových článků, nebyl stanoven minimální výkupní tarif pro výkup elektrické energie, který by zohlednil dosud vysoké náklady na výrobu elektrické energie v této technologii. Z výše uvedených důvodů společnost ENVIROS, s. r. o., v roce 2003 uspořádala ve spolupráci s Technologickým centrem AV ČR pod záštitou ČEA dva odborné semináře zaměřené na problematiku budoucnosti palivových článků v České republice, zejména v kontextu diskuse k energetické politice ČR. Společnost ENVIROS připravila ve spolupráci s vědeckým pracovištěm Elektrotechnické fakulty ČVUT v Praze Pilotní projekt využití palivových článků s výkonem několika kilowattů, s cílem presentovat tuto moderní technologii, prokázat její provozuschopnost a představit její přednosti široké odborné veřejnosti. Společnost ENVIROS, s. r. o., zpracovala rozsáhlou studii využití palivových článků, která bude v brzké době zveřejněna na webových stránkách České energetické agentury.

REFERENCE A DALŠÍ INFORMACE O PALIVOVÝCH ČLÁNCÍCH


 
 
English Version