Przenieśmy się na chwilę do roku 1839 i odwiedźmy w Anglii laboratorium sir Williama Grove'a, prawnika, sędziego i profesora fizyki. W tymże roku odkrył on, że elektroliza wody (rozkład pod wpływem prądu) na dwa składniki - wodór i tlen - jest procesem odwracalnym. I tak się zaczęło... Zaledwie kilka miesięcy później Niemiec Moritz Jakobi wykorzystał to zjawisko i zbudował łódź, której pokazy odbyły się na Newie w Sankt Petersburgu oraz na jeziorze Penllergaer w Walii.
W ogniwie paliwowym mamy do czynienia z bezpośrednią zamianą energii chemicznej paliwa w energię elektryczną. Innymi słowy najpierw "wodór cząsteczkowy" (H2) rozbijamy w obecności katalizatora "na dwa H" i "dwa elektrony". Katoda ogniwa od anody oddzielona jest membraną, która przewodzi wyłącznie "wodory", a "elektrony" (czyli prąd) możemy swobodnie odseparować i wykorzystać jako zasilanie rozmaitych urządzeń. Po drugiej stronie membrany następuje łączenie wodoru z tlenem z powietrza, a w konsekwencji powstaje... woda (i ciepło).
Nie ma więc momentu, w którym zachodzi klasyczne spalanie paliwa! Do tego należy dodać wiele innych zalet ogniwa, jak prostota konstrukcji, cicha praca czy oczywiście niski poziom emisji szkodliwych substancji.
Wadą ogniw jest konieczność użycia jako katalizatora drogiej platyny. Także ze względu na inne trudności techniczne (korozja, przygotowywanie paliwa, jego dystrybucja i magazynowanie) ogniwa paliwowe nie znalazły jeszcze zastosowania na skalę, jakiej byśmy oczekiwali.
Bynajmniej nie oznacza to, że pozostały one tylko ciekawostką laboratoryjną. W latach sześćdziesiątych z powodzeniem stosowała je NASA w wielu misjach kosmicznych. Ciągły progres technologiczny i coraz tańsze koszty wytwarzania pozwalają udowodnić przydatność ogniw także poza ekspedycjami kosmicznymi. Obecnie budowane są niewielkie stacjonarne elektrownie i elektrociepłownie wykorzystujące ogniwa paliwowe na gaz ziemny, po ulicach zaczynają poruszać się tzw. "concept cars" produkcji wszystkich światowych potentatów motoryzacyjnych, a zasilanie ogniwami paliwowymi laptopów i telefonów komórkowych coraz rzadziej nosi znamiona ekscentrycznego zjawiska.
Dr Marek Marcinek
Autor jest absolwentem Politechniki Warszawskiej i Szkoły Głównej Handlowej. Pracował na Uniwersytetach w Niemczech, Francji i Kanadzie, a ostatnie lata spędził w Lawrence Berkeley National Laboratory w Stanach Zjednoczonych.
Zobacz także:
