Das Alkali – Brennstoffzelle (engl. Alkaline Fuel Cell , AFC ) is a Niedrigtemperatur- Brennstoffzelle .
Prinzip
In der Regel Wird Eine Wässrige Kaliumhydroxid -Lösung als Elektrolyt used (früher Auch andere Stoffe, ETWA Hydrazin ). Der pH-Wert der Elektrolyte wurde der Zelle als alkalische Brennstoffzelle bezeichnet. Da ein Brenngas, Wasserstoff , der Anode zugeführt und damit zu H + oxidiert wird. Zusammen mit OH – Ionen, die an der Kathode Durch Reduktion von SauerstoffGebildet waren, und über die zur Electrolyte Anode gelingt, Bildet eine Heynckes Anode als Reaktionsprodukt Wasser, Welches Ständig abgeführt Sie waren. Die der Zelle Arbeitstemperatur liegt bei 60 bis 120 ° C
Der der Kathode zugeführte Luft muss CO 2 -frei sein, da CO 2 nach
- {\ displaystyle \ mathrm {CO_ {2} +2 \, KOH \ rechtsherum K_ {2} CO_ {3} \ downarrow + H_ {2} O}}
Kaliumcarbonat würde fällen würde. Dies würde durch Verstopfung der Elektroden zu einem Leistungsabfall der Zelle führen.
Im Vergleich zum PEMFC Hut Des Eine AFC untere Leistungsdichte, aber aufgrund der Bildende höhere Zellenspannung EINES etwas Besseres mit Wirkungsgrad. Sie erreicht Zurzeit jedoch nicht sterben Hohe Strom Schließt Ein PEMFC. Elektrolyt muss zur Temperaturregelung von Stacks, Womit keine further Kühlkreislauf Notwendig ist gleichzeitig.
Anwendungsbereiche
Das AFC Wird in den ummantelten Patienten Raumfahrt eingesetzt, zum beispiel bei der Apollo Raumschiffen , dm Raumschiff LOK und im Space Shuttle . Siemens Installierte AFC in U-Booten , wandte sich Dann aber schließlich der PEMFC zu.
Das AFC hat in der Rüstung noch eine Zukunft, da sie den Idealen U-Boot-Antrieb darstellt, die außenluftunabhängig geräuscharm und ist, wie Abfallprodukt Ausschließlich Wasser anfällt und sich die Wärmeentwicklung im gegensatz zum Atom U-Boot in sehr Borders Erliegen. Characterized Wird das U-Boot schwer ortbar.
Für Raumfahrt spielen keine AFCs so große Rolle sterben, DA im Moment nur Sonderanfertigungen, dass dementsprechend teuer Sind SIND. Die Entwicklung steckt hier insgesamt gesehen noch den Kinderschuhen. Auch spielt die Wasser- und Energienutzung untergeordnete Noch eine Rolle und Wird zu der lediglich als Zusatz bestehender Systeme gesehen.
Reaktionsgleichungen
| Gleichung | |
|---|---|
| Anode | {\ displaystyle \ mathrm {2 \ H_ {2} +4 \ OH ^ {-} \ bis 4 \ H_ {2} O + 4 \ e ^ {-}}} Oxidations / Elektronenabgabe |
| Kathode | {\ displaystyle \ mathrm {O_ {2} +2 \ H_ {2} O + 4 \ e ^ {-} \ bis 4 \ OH ^ {-}}} Reduktion / Elektronenaufnahme |
| Gesamtreaktion | {\ displaystyle \ mathrm {2 \ H_ {2} + O_ {2} \ bis 2 \ H_ {2} O}} Redoxreaktion / Zell-Reaktion |
Der innere Ladungstransport erfolgt Profilierung mittels Hydroxidionen . Auf der Seite benötigt Kathode der Reaktion nur reiner Sauerstoff produziert und Wasser auf der Seite Anode, auf den nur reinen Wasserstoff benötigt Wird.
Vor- und Nachteile gegenüber anderen Brennstoffzellen
- Robuste System
- wohl dynamisch verhalten
- Preiswerte Katalysatoren ( Nickel , Silber )
Nachteile sind:
- sehr positiv gegen Verschmutzungen, insbesondere durch CO 2
- Niedrige Lebensdauer, schreibt die Korrosiven Elektrolyte vor
Ein gutes Potential zur Weiterentwicklung haben alkalische Brennstoffzellen. Forschungen beschäftigen sich insbesondere mit unterschiedlichen Materialien für Membranen und Elektroden. Wie nebenwirkungs haben hier auch Elektroden aus Gold erwiesen. [1]
Einzelstunden
- Hochspringen↑ Paola Quaino, Noelia B. Luque, Renat Nazmutdinov, Elizabeth Santos, Wolfgang Schmickler: Warum ist Gold in alkalischer Lösung ein so guter Katalysator für die Sauerstoffreduktion? In: Angewandte Chemie . Band 124, Nr. 52, 2012, S. 13171-13174, doi : 10.1002 / ange.201205902 .
