Do produkcji ogniw paliwowych będą używane nowe materiały

Wysokotemperaturowe ogniwa paliwowe z membraną do wymiany protonów (HT PEMFC), które wytwarzają elektryczność z wodoru przy pomocy reformowania ropy lub metanolu, cieszą się dużym zainteresowaniem w kontekście pokładowych ładowarek do akumulatorów. W porównaniu z konwencjonalnymi PEMFC, które działają w stosunkowo niskich temperaturach, mają one istotne zalety, takie jak wysoka tolerancja na zanieczyszczenia, prostsza konstrukcja oraz brak konieczności stosowania nawilżonych gazów. Jednym z problemów dotyczących działania w wysokiej temperaturze jest konieczność udoskonalenia wszystkich materiałów w stosie.

W tym kontekście UE sfinansowała realizację projektu "Automotive pemfc range extender with high temperature improved meas and stacks" (ARTEMIS). W projekcie opracowywane są alternatywne materiały do nowej generacji MEA, które zostaną połączone w wysokotemperaturowy stos PEMFC o mocy 3 kW. MEA będą oparte na nowych membranach wykonanych z włókien syntetycznych o wysokiej temperaturze topnienia i udoskonalonych warstwach katalitycznych. Te ostatnie wymagają mniejszego ładowania i zapewniają wysoką wydajność w wysokich temperaturach, a także wysoką tolerancję na zanieczyszczenia.

Dotychczas dużo wysiłku włożono w zdefiniowanie protokołów umożliwiających scharakteryzowanie, zbadanie i przetestowanie opracowywanych materiałów (membran, katalizatorów i podzespołów stosu). Ostatnio w ramach projektu ARTEMIS wyprodukowano wzorcowe materiały komercyjne, by następnie stopniowo rozpocząć łączenie nowych podzespołów w MEA w celu oceny ich kompatybilności. Nowo opracowane materiały są lekkie, a jednocześnie zachowują wytrzymałość mechaniczną, stabilność chemiczną i przewodność.

Szczególny nacisk położono na opracowanie membran polimerowych z dużą domieszką kwasów, a także katalizatorów anodowych i katodowych oraz podłoży, które będą odporne na wysokie temperatury. Prowadzone są również zaawansowane prace nad węglowo-polimerowymi płytkami ogniw. Wyniki testów na materiałach i MEA powinny umożliwić naukowcom poznanie procesów produkcyjnych potrzebnych do uzyskania największej wydajności w warunkach stanu ustalonego.

Ogniwa paliwowe są ważnym elementem realizacji celów strategii UE 2020 dotyczących ograniczenia emisji gazów cieplarnianych oraz poprawy efektywności energetycznej. Tym samym projekt ARTEMIS przyczynia się do stworzenia wysokowydajnych materiałów, z których będzie można tworzyć stosy PEMFC działające w wysokich temperaturach.