מבוא ל-5 סוגי תאי דלק

תא דלק של ממברנה לחילופי פרוטונים משתמש בממברנת חילופי פרוטונים בתור אלקטרוליט. בסוג זה של תא דלק, גז מימן מוזן דרך האנודה בעוד גז חמצן מסופק לקתודה, כאשר קרום חילופי הפרוטונים משמש כאלקטרוליט ביניהם. במהלך התגובה האלקטרוכימית, גז מימן באנודה מתפצל לפרוטונים ולאלקטרונים. בעוד פרוטונים עוברים דרך קרום חילופי הפרוטונים, אלקטרונים זורמים דרך מעגל חיצוני, ומייצרים כוח חשמלי. בקתודה, חמצן מתחבר עם פרוטונים ואלקטרונים, ומייצר אדי מים כתוצר לוואי. PEMFCs מציעים יתרונות כגון צפיפות הספק גבוהה, זמן הפעלה מהיר והמרה ביעילות גבוהה, מה שהופך אותם לשימוש נרחב בכלי תחבורה כמו מכוניות ומשאיות קלות.

תא דלק אלקליין משתמש בתמיסת אשלגן הידרוקסיד כאלקטרוליט. ב-AFC, גז מימן מתפרק ליוני מימן ולאלקטרונים באנודה. יוני מימן חוצים את תמיסת האשלגן הידרוקסיד, בעוד אלקטרונים זורמים דרך מעגל חיצוני, ומייצרים כוח חשמלי. בקתודה, חמצן מתחבר עם יוני מימן ואלקטרונים, וכתוצאה מכך מים כתוצר לוואי. AFCs מציגים המרה ועמידות ביעילות גבוהה, אך בשל הקורוזיביות של תמיסת האשלגן הידרוקסיד, הם מוצאים יישום נרחב בתחומים ספציפיים כמו תעופה וחלל והגנה.

תא דלק של חומצה זרחתית משתמש בחומצה זרחתית כאלקטרוליט. ב-PAFCs, גז מימן מתפצל לפרוטונים ולאלקטרונים באנודה. פרוטונים נודדים דרך אלקטרוליט החומצה הזרחתית, בעוד אלקטרונים זורמים דרך מעגל חיצוני, ומייצרים כוח חשמלי. בקתודה, חמצן מתחבר עם פרוטונים ואלקטרונים, ומייצר מים כתוצר לוואי. PAFCs מציעים המרה ויציבות ביעילות גבוהה, המיושמת בדרך כלל במערכות גנרטורים ומערכות קוגנרציה.

תא דלק תחמוצת מוצק משתמש בחומר תחמוצת מוצק בתור אלקטרוליט. ב-SOFC, גז מימן מתפרק לפרוטונים ואלקטרונים באנודה. פרוטונים נודדים דרך אלקטרוליט תחמוצת מוצק, בעוד אלקטרונים זורמים דרך מעגל חיצוני, ומייצרים כוח חשמלי. בקתודה, חמצן עובר חמצון כשהוא מתחבר עם פרוטונים ואלקטרונים, ויוצר יוני חמצן. יוני חמצן אלו עוברים דרך האלקטרוליט התחמוצת המוצק בחזרה לאנודה, שם הם מגיבים עם גז מימן, ומייצרים אדי מים כתוצר לוואי. SOFCs מציעים יתרונות כגון המרה ביעילות גבוהה, גמישות דלק ותוחלת חיים ארוכה, מה שהופך אותם לשימוש נפוץ במערכות גנרטורים ומערכות קוגנרציה.

תא דלק מותך קרבונט (MCFC) הוא גם תא דלק בטמפרטורה גבוהה שמשתמש בקרבונט מותך כאלקטרוליט. ב-MCFC, גז הדלק מורכב בדרך כלל מתערובת של מימן ופחמן דו חמצני. גזים אלה מתפרקים ליוני קרבונט ולאקטרונים באזור התגובה של האנודה. יוני קרבונט יכולים לנדוד דרך האלקטרוליט הקרבונט המותך בטמפרטורות גבוהות, ובאזור התגובה הקתודה, להתחבר עם חמצן ליצירת מים, פחמן דו חמצני ואלקטרונים. האלקטרונים זורמים דרך מעגל חיצוני, ומייצרים כוח חשמלי. טמפרטורת הפעולה של MCFCs נעה בדרך כלל בין 600 ל-700 מעלות צלזיוס.