Polimerowe ogniwa paliwowe. Cz. I. Zasada działania, rodzaje oraz stosowane metody badań

• Autorzy: Malinowski M. , Iwan A.

Identyfikatory

DOI

dx.doi.org/10.14314/polimery.2014.451

Warianty tytułu

EN

Polymer fuel cells. Part I. Principle of operation, types and methods of investigations

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Praca stanowi przegląd literatury dotyczący polimerowych ogniw paliwowych. Omówiono budowę, zasadę działania oraz rodzaje ogniw paliwowych (FC, ang. fuel cells). Przedstawiono metody in-situ stosowane do oceny jakości ogniwa paliwowego lub materiału w pojedynczym ogniwie bądź złożonym stosie, takie jak: wyznaczanie charakterystyk napięciowo-prądowych (wykresów polaryzacyjnych), metoda prądu przerywanego, cykliczna i liniowa woltamperometria, elektrochemiczna spektroskopia impedancyjna, metoda rozładowania katody oraz wyznaczanie rozkładu prądów. Szczegółowo opisano zasadę działania polimerowych ogniw paliwowych typu PEMFC (z ang. Polymer Electrolyte Membrane lub Proton Exchange Membrane) oraz znaczenie komponentów wchodzących w skład jego budowy, dokonano podziału ogniw na nisko- (LH PEMFC) i wysokotemperaturowe (HT PEMFC) polimerowe ogniwa paliwowe, ze wskazaniem na korzyści wynikające z zastosowania wyższej temperatury pracy. Druga część pracy obejmuje różne rodzaje polimerów wykorzystywanych w ogniwach paliwowych oraz praktyczne zastosowania takich ogniw.

EN

The paper is a literature review concerning polymer fuel cells. In the first part the structure, principle of operation and types of fuel cells (FC) are discussed. In-situ techniques used for evaluation of FC parameters in a single cell or assembled stacks, such as current-voltage characteristics (polarization curve), current interruption method, cyclic and linear sweep voltammetry, electrochemical impedance spectroscopy, cathode discharge and current mapping are presented. The mechanism of operation and functions of fuel cell components are discussed in details using the example of PEMFC (Polymer Electrolyte Membrane or Proton Exchange Membrane fuel cells). Two types of PEMFC are distinguished, i.e. HT (High Temperature) and LT (Low Temperature) indicating the advantages of high-temperature operation. The second part of this review is related to different kinds of polymers used in fuel cells and describes practical applications of polymer fuel cells.

Słowa kluczowe

PL

polimery; wodór; ogniwa paliwowe; PEMFC; zastosowania

EN

polymers; hydrogen; fuel cells; PEMFC; applications

• Wydawca: Sieć Badawcza Łukasiewicz – Instytut Chemii Przemysłowej
• Czasopismo: Polimery
• Rocznik: 2014
• Tom: T. 59, nr 6
• Strony: 451--458
• Opis fizyczny: Bibliogr. 28 poz., rys.

Twórcy

autor

Malinowski M.

• Instytut Elektrotechniki, Oddział Technologii i Materiałoznawstwa Elektrotechnicznego we Wrocławiu, ul. M. Skłodowskiej-Curie 55/61, 50-369 Wrocław

autor

Iwan A.

• Instytut Elektrotechniki, Oddział Technologii i Materiałoznawstwa Elektrotechnicznego we Wrocławiu, ul. M. Skłodowskiej-Curie 55/61, 50-369 Wrocław

Bibliografia

• [1] U.S. Department of Energy, The Department of Energy Hydrogen and Fuel Cells Program Plan: „An Integrated Strategic Plan for the Research, Development, and Demonstration of Hydrogen and Fuel Cell Technologies”, 2011, www.hydrogen.energy.gov
• [2] Canadian Hydrogen and Fuel Cell Association: „Canadian Hydrogen and Fuel Cell Sector Profile 2012”, 2012, www.chfca.ca/resources/publications
• [3] Fuel Cell Today: „Fuel Cells and Hydrogen in Norway”, 2013, www.fuelcelltoday.com
• [4] Fuel Cell Today: „Fuel Cells and Hydrogen in Finland 2012”, 2012, www.fuelcelltoday.com
• [5] Fuel Cell Today: „Fuel Cells and Hydrogen in China 2012”, 2012, www.fuelcelltoday.com
• [6] Governor’s Interagency Working Group on Zero-emission Vehicles, 2013 ZEV Action Plan: „A roadmap toward 1.5 million zero-emission vehicles on California roadways by 2025”, 2013, www.opr.ca.gov
• [7] UK H2 Mobility: „UK H2 Mobility: phase 1 results”, 2013, www.gov.uk
• [8] Barbir F.: „PEM Fuel Cells. Theory and Practice”, 2nd ed., Elsevier Inc., Amsterdam, 2013, str. 26—27.
• [9] Demusiak G.: Nafta-Gaz 2012, LXVIII, 661.
• [10] VielstichW., Lamm A., Gasteiger H.A.: „Handbook of Fuel Cells. Fundamentals Technology and Applications”, John Wiley & Sons Ltd., 2005.
• [11] Hoogers G.: „Fuel Cell Technology Handbook”, CRC Press LLC, Boca Raton 2003.
• [12]Wilkinson D.P., Zhang J., Hui R., Fergus J., Li X.: „Proton Exchange Membrane Fuel Cells. Materials Properties and Performance”, Taylor and Francis Group LLC, Boca Raton 2010.
• [13] Małek A.,Wendeker M.: „Ogniwa paliwowe typu PEM teoria i praktyka”, Politechnika Lubelska, Lublin 2010.
• [14] Javaid Zaidi S.M., Matsuura T.: „Polymer Membranes for Fuel Cells”, Springer Science + Business Media LLC 2009.
• [15] Litster S., McLean G.J.: Power Sources 2004, 130, 61, http://dx.doi.org/10.1016/j.jpowsour.2003.12.055
• [16] Li Q., Jensen J.O., Savinell R.F., Bjerrum N.J.: Prog. Polym. Sci. 2009, 34, 449, http://dx.doi.org/10.1016/j.progpolymsci.2008.12.003
• [17] Asensio J.A., Sanchez E.M., Gomez-Romero P.: Chem. Soc. Rev. 2010, 39, 3210, http://dx.doi.org/10.1039/B922650H
• [18] Zhang J . et al . : J. Power Sources 2006, 160, 872, http://dx.doi.org/10.1016/j.jpowsour.2006.05.034
• [19] Demi rci U.B. : J . Power Sources 2007, 169, 239,
• http://dx.doi.org/10.1016/j.jpowsour.2007.03.050
• [20] Kamarudin S.K., Achmad F., DaudW.R.W.: Int. J. Hydrogen Energy 2009, 34, 6902, http://dx.doi.org/10.1016/j.ijhydene. 2009.06.013
• [21]Wu J. et al.: Int. J. Hydrogen Energy 2008, 33, 1735,
• http://dx.doi.org/10.1016/j.ijhydene.2008.01.013
• [22] Zhang S., Yuan X.-Z., Wang H.: „PEM Fuel Cell Diagnostic Tools”, Taylor and Francis Group LLC, Boca Raton 2012, str. 87—100.
• [23] Barbir F.: „PEM Fuel Cells. Theory and Practice”, 2nd ed., Elsevier Inc., Amsterdam 2013, str. 277—280.
• [24] Ralph T.R., Hards G.A., Keating J.E. et al.: J. Electrochem. Soc. 1997, 144, 3845, http://jes.ecsdl.org/content/144/11/3845.full.pdf+html
• [25] Yuan X.-Z., Wang H., Sun J.C., Zhang J.: Int. J. Hydrogen Energy 2007, 32, 4365, http://dx.doi.org/10.1016/j.ijhydene. 2007.05.036
• [26] Yuan X.-Z., Song C., Wang H., Zhang J.: „Electrochemical Impedance Spectroscopy in PEM Fuel Cells. Fundamentals and Applications”, Springer-Verlag, Londyn 2010.
• [27] Stumper J., Haas H., Granados A.: J. Electrochem. Soc. 2005, 152, A837, http://jes.ecsdl.org/content/152/4/A837.full.pdf+html
• [28]Wu J. et al.: Int. J. Hydrogen Energy 2008, 33, 1747, http://dx.doi.org/10.1016/j.ijhydene.2008.01.020