Ostatnia aktualizacja 31 marca, 2022
Odnawialne źródła stanowią pewne wyzwanie w ciągłości dostaw energii. Niezbędne jest zapewnienie zapasów energii na chwile, kiedy produkcja ze źródeł odnawialnych chwilowo się zmniejsza (np. zmniejsza się siła wiatru lub zwiększa zachmurzenie). Z drugiej strony ważne jest także zapewnienie odbioru nadwyżek produkcji, kiedy zapotrzebowanie w danej chwili jest mniejsze niż produkcja. Ogniwa paliwowe mogą stanowić rozwiązanie problemu.
Sprawdź: Astrofotograf wykonał zdjęcie spaceru astronautów
Obecne rozwiązania
Jedną z metod zapobiegania obu zjawiskom jest magazynowanie nadwyżek, a następnie uwalnianie ich do sieci elektrycznej w przypadku chwilowego obniżenia produkcji.
Obecnie wykorzystuje się do tego akumulatory. Jest to dojrzała technologia, a w ciągu ostatnich lat nastąpił ogromny postęp w ich rozwijaniu. Akumulatory wykorzystuje są także jako magazyny energii w innych zastosowaniach, takich jak zasilanie samochodów elektrycznych.
Posiadają jednak kilka wad. Przede wszystkim sporo ważą, co w przypadku magazynowania nadmiarów energii nie jest przeszkodą, ale sprawia spore problemy w konstrukcji pojazdów elektrycznych oraz całkowicie dyskwalifikuje je w zastosowaniach lotniczych. Dodatkowo rozładowane ogniwo nie zmienia znacząco wagi w stosunku do ogniwa naładowanego. Wraz z rozładowywaniem akumulatora coraz bardziej z magazynu energii przekształcają się w balast. Wymagają także ładowania, które zabiera czas. Obecne technologie pozwalają na szybkie ładowanie, jednak znacząco skraca to czas życia akumulatorów.
Alternatywą jest wykorzystanie ogniw paliwowych. Obecnie rozwój ogniw paliwowych dąży do wykorzystania wodoru, ale spotyka się także ogniwa wykorzystujące np. etanol. W stosunku do tradycyjnych akumulatorów, ogniwa paliwowe można bardzo szybko napełniać, a ich waga zmniejsza się wraz z opróżnianiem ogniwa. Problem pozyskiwania wodoru nie został jednak rozwiązany, ponieważ produkcja wodoru z metanu powoduje emisję dwutlenku węgla, natomiast produkcja przez elektrolizę charakteryzuje się stosunkowo niewielką wydajnością. Ogniwa paliwowe są także drogie, ponieważ w ich konstrukcji wymagane jest używanie metali szlachetnych.
Zobacz: Prawo do naprawy staje się nowym europejskim trendem
Ogniwa paliwowe – rewolucyjna propozycja
Naukowcy z Uniwersytetu Cornella w Stanach Zjednoczonych opublikowali 21 marca 2022 roku artykuł przedstawiający nowy sposób konstrukcji ogniwa paliwowego. W obecnie używanych ogniwach zasilanych wodorem niezbędne jest wykorzystanie szlachetnych metali, głównie platyny. Metale są wykorzystywane jako katalizatory reakcji w ogniwach wodorowych ze względu na ich dużą efektywność. Posiadają także odpowiednią odporność na kwaśne warunki wewnątrz ogniwa. Kryteriów nie spełniają metale nieszlachetne, które są mało wytrzymałe, a ich wydajność w katalizowaniu reakcji jest niewystarczająca.
Aby rozwiązać ten problem, naukowcy pod kierunkiem dr Héctora D. Abruñy zaprojektowali elektrokatalizator skonstruowany z niklu pokrytego 2-nanometrową pokrywą wykonaną z węgla domieszkowanego azotem. Jako katodę wykorzystali natomiast element zbudowany z kobaltu i manganu. Tak skonstruowane ogniwo paliwowe pozwalało uzyskać ponad 200 miliwatów z centymetra kwadratowego powierzchni.
Zastosowanie w produkcji ogniw wodorowych metali nieszlachetnych pozwoli znacząco obniżyć ich koszty produkcji. Być może w przyszłości przyspieszy to upowszechnienie tej technologii, która obecnie nie jest szeroko wykorzystywana.
