מבוא לאנרגיית מימן ותאי דלק

ניתן לחלק תאי דלק לקרום חילופי פרוטוניםתאי דלק (PEMFC) ותאי דלק ישירים של מתנול בהתאם לתכונות האלקטרוליט והדלק המשמש

(DMFC), תא דלק חומצה זרחתית (PAFC), תא דלק קרבונט מותך (MCFC), תא דלק תחמוצת מוצק (SOFC), תא דלק אלקליין (AFC) וכו'. לדוגמה, תאי דלק ממברנת חילופי פרוטונים (PEMFC) מסתמכים בעיקר על עַלקרום חילופי פרוטוניםמדיום העברת פרוטון, תאי דלק אלקליין (AFC) משתמשים באלקטרוליט אלקליין על בסיס מים כגון תמיסת אשלגן הידרוקסיד כמדיום העברת פרוטונים וכו'. בנוסף, בהתאם לטמפרטורת העבודה, ניתן לחלק את תאי הדלק לתאי דלק בטמפרטורה גבוהה ובטמפרטורה נמוכה. תאי דלק, הראשון כולל בעיקר תאי דלק תחמוצת מוצק (SOFC) ותאי דלק קרבונט מותך (MCFC), האחרונים כוללים תאי דלק ממברנת חילופי פרוטונים (PEMFC), ישירים תאי דלק מתנול (DMFC), תאי דלק אלקליין (AFC), תאי דלק חומצה זרחתית (PAFC) וכו'.

קרום חילופי פרוטוניםתאי דלק (PEMFC) משתמשים בממברנות פולימר חומצי על בסיס מים כאלקטרוליטים שלהם. תאי PEMFC חייבים לפעול תחת גז מימן טהור בשל טמפרטורות הפעולה הנמוכות שלהם (מתחת ל-100 מעלות צלזיוס) והשימוש באלקטרודות מתכת אצילות (אלקטרודות מבוססות פלטינה). בהשוואה לתאי דלק אחרים, ל-PEMFC יש את היתרונות של טמפרטורת פעולה נמוכה, מהירות הפעלה מהירה, צפיפות הספק גבוהה, אלקטרוליט לא קורוזיבי וחיי שירות ארוכים. לפיכך, היא הפכה לטכנולוגיה המיינסטרים המיושמת כיום על רכבי תאי דלק, אך מיושמת חלקית גם על מכשירים ניידים ונייחים. לפי E4 Tech, משלוחי תאי דלק PEMFC צפויים להגיע ל-44,100 יחידות ב-2019, המהווים 62% מהנתח העולמי; ההספק המותקן המוערך מגיע ל-934.2MW, המהווה 83% מהשיעור העולמי.

תאי דלק משתמשים בתגובות אלקטרוכימיות כדי להמיר אנרגיה כימית מדלק (מימן) באנודה ומחמצן (חמצן) בקתודה לחשמל כדי להניע את הרכב כולו. באופן ספציפי, מרכיבי הליבה של תאי דלק כוללים מערכת מנוע, ספק כוח עזר ומנוע; ביניהם, מערכת המנוע כוללת בעיקר את המנוע המורכב מכור חשמלי, מערכת אחסון מימן לרכב, מערכת קירור וממיר מתח DCDC. הכור הוא המרכיב הקריטי ביותר. זה המקום שבו מימן וחמצן מגיבים. הוא מורכב ממספר תאים בודדים המוערמים יחד, והחומרים העיקריים כוללים צלחת דו-קוטבית, אלקטרודת ממברנה, לוחית קצה וכן הלאה.