Inleiding tot 5 soorten brandstofcellen

Een brandstofcel met protonenuitwisselingsmembraan maakt gebruik van een protonenuitwisselingsmembraan als elektrolyt. Bij dit type brandstofcel wordt waterstofgas door de anode gevoerd, terwijl zuurstofgas naar de kathode wordt gevoerd, waarbij het protonenuitwisselingsmembraan als elektrolyt daartussen fungeert. Tijdens de elektrochemische reactie wordt waterstofgas aan de anode gesplitst in protonen en elektronen. Terwijl protonen door het protonenuitwisselingsmembraan gaan, stromen elektronen door een extern circuit en genereren ze elektrische stroom. Bij de kathode combineert zuurstof met protonen en elektronen, waardoor waterdamp als bijproduct ontstaat. PEMFC's bieden voordelen zoals een hoge vermogensdichtheid, snelle opstarttijd en zeer efficiënte conversie, waardoor ze veel worden gebruikt in transportvoertuigen zoals auto's en lichte vrachtwagens.

Een alkalische brandstofcel gebruikt een kaliumhydroxideoplossing als elektrolyt. In AFC's wordt waterstofgas aan de anode ontleed in waterstofionen en elektronen. Waterstofionen doorkruisen de kaliumhydroxideoplossing, terwijl elektronen door een extern circuit stromen en elektrische stroom genereren. Bij de kathode combineert zuurstof met waterstofionen en elektronen, wat resulteert in water als bijproduct. AFC's vertonen een zeer efficiënte conversie en duurzaamheid, maar vanwege de corrosiviteit van de kaliumhydroxideoplossing vinden ze wijdverbreide toepassing in specifieke gebieden zoals lucht- en ruimtevaart en defensie.

Een fosforzuurbrandstofcel gebruikt fosforzuur als elektrolyt. Bij PAFC’s wordt waterstofgas aan de anode gesplitst in protonen en elektronen. Protonen migreren door de fosforzuurelektrolyt, terwijl elektronen door een extern circuit stromen en elektrische stroom genereren. Bij de kathode combineert zuurstof met protonen en elektronen, waardoor water als bijproduct ontstaat. PAFC's bieden een zeer efficiënte conversie en stabiliteit, die vaak wordt toegepast in generatorsets en warmtekrachtkoppelingssystemen.

Een vaste-oxidebrandstofcel gebruikt een vast oxidemateriaal als elektrolyt. In een SOFC wordt waterstofgas aan de anode ontleed in protonen en elektronen. Protonen migreren door de vaste-oxide-elektrolyt, terwijl elektronen door een extern circuit stromen en elektrische stroom genereren. Aan de kathode ondergaat zuurstof oxidatie terwijl het zich combineert met protonen en elektronen, waardoor zuurstofionen worden gegenereerd. Deze zuurstofionen gaan door de vaste oxide-elektrolyt terug naar de anode, waar ze reageren met waterstofgas, waarbij waterdamp als bijproduct ontstaat. SOFC's bieden voordelen zoals hoogefficiënte conversie, brandstofflexibiliteit en een lange levensduur, waardoor ze vaak worden gebruikt in generatorsets en warmtekrachtkoppelingssystemen.

Een gesmolten carbonaatbrandstofcel (MCFC) is ook een brandstofcel voor hoge temperaturen die gesmolten carbonaat als elektrolyt gebruikt. In een MCFC bestaat het brandstofgas doorgaans uit een mengsel van waterstof en kooldioxide. Deze gassen worden in de anodereactiezone ontleed in carbonaationen en elektronen. Carbonaationen kunnen bij hoge temperaturen door de gesmolten carbonaatelektrolyt migreren en, in de kathodereactiezone, combineren met zuurstof om water, kooldioxide en elektronen te genereren. De elektronen stromen door een extern circuit en produceren elektrische stroom. De bedrijfstemperatuur van MCFC's varieert over het algemeen van 600 tot 700 graden Celsius.