Najmniejsze paliwowe

Na University of Illinois w Urbana-Champaign powstało najmniejsze znane nam ogniwo paliwowe. To kostka o wymiarach 3x3x1 milimetr. Być może w przyszłości miniaturowe ogniwa zastąpią baterie. Wielką zaletą ogniw jest znacznie większa gęstość energetyczna. Na tą samą jednostkę własnej powierzchni są w stanie zapewnić 10-krotnie więcej energii niż tradycyjna bateria. Jednak łatwiej jest zminiaturyzować baterię niż ogniwo z jego pompami i elektroniką kontrolną. Problem stanowi też fakt, iż małe pompy zużywają więcej energii niż jej dostarczają.

Saeed Moghaddam z University of Illinois znalazł inny sposób produkcji ogniw. Mówi, że niepraktycznym byłoby miniaturyzowanie pompy, czujnika ciśnienia i całej elektroniki, a gdyby nawet jakimś sposobem udało się to zrobić, to całość zapewne zużywałaby więcej energii, niż byłaby w stanie wyprodukować.

Dlatego też Moghaddam wraz z zespołem opracowali ogniwo paliwowe, które samo nie zużywa energii. Składa się ono z czterech elementów. Pojemnik z wodą znajduje się na górze i jest oddzielony cienką membraną od umieszczonego poniżej pojemnika z wodorkiem metalicznym. Pod nim z kolei znajduje się zespół elektrod membranowych (Membrane Electrode Assembly, MEA).
W membranie znajdują się niewielkie otwory, które umożliwiają parze wodnej przeniknięcie do pojemnika z wodorkiem. Tam zachodzi reakcja, w wyniku której powstaje wodór. W komorze zwiększa się ciśnienie i wypycha w górę membranę, blokując dopływ pary wodnej. Wodór reaguje też z elektrodami, produkując energię elektryczną. Z czasem wodoru jest coraz mniej, ciśnienie się zmniejsza i para wodna znowu może się przemieszczać, podtrzymując reakcję. Dzięki temu, że ogniwo jest tak małe, to napięcie powierzchniowe, a nie grawitacja, kontroluje przepływ wody.

Pierwsze miniaturowe ogniwa zapewniały napięcie rzędu 0,7 wolta przy natężeniu rzędu 0,1 miliampera i pracowały przez 30 godzin. Szybko je jednak ulepszano i już teraz udaje się osiągnąć 0,7 wolta oraz 1 miliamper.

Steve Arscott z uniwersytetu w Lille, który specjalizuje się w mikroogniwach paliwowych nie jest pewien, czy ogniwa Amerykanów będą praktycznie użyteczne. Arscott mówi, że sam wyprodukował mikroogniowo, które korzysta nie z wodorku, ale z metanolu. Jego ogniwo jest trzykrotnie większe, jednak ma 10-krotnie większą gęstość energetyczną od ogniwa z Illinois. Jednak Arscott przestrzega przed bezpośrednim porównywaniem takich ogniw.

Zauważa, że propozycja Amerykanów ma olbrzymią zaletę - ich ogniwo nie posiada zewnętrznego źródła paliwa, a większość ogniw takim źródłem się posługuje, co zmniejsza ich gęstość energetyczną. Ponadto ogniwo Moghaddama charakteryzuje się dobrą, bo wynoszącą 100 watów na litr, gęstością energetyczną.

ogniwo paliwowe bateria wodorek membrana MEA Membrane Electrode Assembly zespół elektrod membranowych