Palivové články aktivní látky nejsou součástí katody a anody, ale jsou přiváděné zvenku obě elektrody působí jako katalyzátory není zde pojem kapacita, pouze se hovoří o měrném a objemovém výkonu základní ukazatel je výkon na 1cm 2 Záporná elektroda PALIVOVÁ (anodický oxidační proces uvolnění elektronů) Kladná elektroda OKYSLIČOVADLO (redukční proces zpracování elektronů) Palivo principiálně jakákoli látka schopná oxidace (vodík, methanol, N 2 H 4, CO, kovy) okysličovadlem může být kyslík, chlór, ale i některé oxidy a další První článek sir William Grove v roce 1839 automobil poháněný palivovými články 1886 60. léta kosmický program Apollo další využití spíše testovací a prototypové Výhody vysoká životnost neobsahují pohyblivé části tichý chod snesou krátkodobě značná přetížení (špičkově až 800%) velmi vysoká účinnost (až 80%)
Nevýhody vysoká pořizovací i provozní cena nebezpečná a nebo toxická paliva nutnost kontinuálního odstraňování zplodin reakce nutnost podpůrných systémů (teplota, tlak) malé proudy, nutnost násobení článků Vodíkový palivový článek základem je redoxní reakce na bázi rovnice: 2 H 2 + O 2 2 H 2 O konstrukce využívá membránové vrstvené struktury V případě metanolového článku je redoxní reakce popsána rovnicí : 2CH 3 OH + 3O 2 4H 2 O + 2CO 2 Zatímco palivo je různé, okysličovadlo je téměř vždy plynný kyslík zpravidla ze vzduchu.
Srovnání pracovních teplot a využití podle typů článku Alkalické články hlavní využití kosmický výzkum velká energetická hustota velké množství vyprodukované vody nízké teploty velké množství katalyzátoru (platina) vysoká cena KOH je součást elektrolytu, degraduje na K 2 CO 3 - oxidovadlo čistý kyslík ANODA (oxidace) KATODA (redukce) 2H 2 + 4OH 4H 2 O + 4e
O 2 + 2H 2 O + 4e 4OH Články s tuhými polymery nízkoteplotní vyžadují katalyzátor nasazení v hromadné dopravě využití membrány typu PEM firma Ballard (busy ve Vancouveru) Elektrolytem je Nafion od firmy Du Pont ANODA (oxidační proces) 2H 2 4H + + 4e KATODA (redukční proces) 4H + + 4e + O 2 2H 2 O
Články s roztavenými uhličitany vysokoteplotní (kolem 600 o C) teplota taví uhličitany K a Li pro potřeby vodivosti nepotřebují katalyzátor palivem je zde zemní plyn problémem je materiál elektrod (musí odolat teplotám) Santa Clara o výkonu 2MW Články s tuhými oxidy vysokoteplotní článek (600 o C 1000 o C) keramické materiály (oxidy ytria a zirkonu) palivem je zemní plyn (ten se rozkládá na vodík) problémem je i zde materiál elektrod tuhý elektrolyt není tak korozívní není omezen tvarem (tuhý elektrolyt) velmi efektivní (využití odpadního tepla) Rovnice popisující reakci v případě paliva metanu CH 4 + H 2 O 3H 2 + CO Využití palivových článků v automobilech alternativní pohon zatím několik prototypů problém s ukládáním vodíku palivové stanice
Schéma palivového článku NECAR
Solární články nedochází k chemickým přeměnám pouze fyzikální principy dějů na FV panelech polovodičová struktura děje na úrovni vodivostních elektronů Fotovoltaický jev Edmund Becquerel (1839) první popis jevu přeměny světelné energie na elektrickou Albert Einstein (1923) teoretický rozbor fotovoltaického jevu NC Praktické pokusy stagnovaly nebyl čistý křemík. 1954 první použitelný solární článek z křemíku Struktura křemíku pravidelná struktura elektron z vazby lze uvolnit dodáním energie po uvolnění putuje strukturou
Fotoelektrický jev Splňuje-li z vnějšku dodaná energie potřebná k uvolnění vhodného elektronu E = h. (například energie dopadajícího fotonu) elektron se uvolní. Vhodné polovodiče křemík, selen, telur, GaAs Křemík zatím nejvíce využívaný musí být velmi čistý (99.9999% tzv. 4/9 ) monokrystal, polykrystal, amorfní monokrystal je nejlepší (složitá výroba) polykrystal má mnoho defektů rekombinace amorfní je relativně levný
Solární fotovoltaický panel