מבוא לאנרגיית מימן ותאי דלק

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

(DMFC), תא דלק חומצה זרחתית (PAFC), תא דלק פחמתי מותך (MCFC), תא דלק תחמוצת מוצקה (SOFC), תא דלק אלקליין (AFC) וכו'. לדוגמה, תאי דלק ממברנת חילוף פרוטונים (PEMFC) מסתמכים בעיקר עלקרום חילוף פרוטוניםתאי דלק אלקליים (AFC) משתמשים באלקטרוליט על בסיס מים אלקלי, כגון תמיסת אשלגן הידרוקסיד, כמדיום להעברת פרוטונים. בנוסף, בהתאם לטמפרטורת העבודה, ניתן לחלק את תאי הדלק לתאי דלק בטמפרטורה גבוהה ותאי דלק בטמפרטורה נמוכה. הראשונים כוללים בעיקר תאי דלק תחמוצת מוצקה (SOFC) ותאי דלק פחמתיים מותכים (MCFC). האחרונים כוללים תאי דלק ממברנת חילוף פרוטונים (PEMFC), תאי דלק מתנול ישיר (DMFC), תאי דלק אלקליים (AFC), תאי דלק חומצה זרחתית (PAFC) ועוד.

קרום חילוף פרוטוניםתאי דלק (PEMFC) משתמשים בממברנות פולימר חומציות על בסיס מים כאלקטרוליטים שלהם. תאי PEMFC חייבים לפעול תחת גז מימן טהור בשל טמפרטורות ההפעלה הנמוכות שלהם (מתחת ל-100 מעלות צלזיוס) והשימוש באלקטרודות מתכת אצילות (אלקטרודות מבוססות פלטינה). בהשוואה לתאי דלק אחרים, ל-PEMFC יתרונות של טמפרטורת הפעלה נמוכה, מהירות הפעלה מהירה, צפיפות הספק גבוהה, אלקטרוליט שאינו קורוזיבי וחיי שירות ארוכים. לפיכך, היא הפכה לטכנולוגיה המרכזית המיושמת כיום בכלי רכב המבוססים על תאי דלק, אך מיושמת חלקית גם במכשירים ניידים ונייחים. על פי E4 Tech, משלוחי תאי הדלק של PEMFC צפויים להגיע ל-44,100 יחידות בשנת 2019, המהוות 62% מהנתח העולמי; הקיבולת המותקנת המשוערת מגיעה ל-934.2 מגה-וואט, המהווים 83% מהנתח העולמי.

תאי דלק משתמשים בתגובות אלקטרוכימיות כדי להמיר אנרגיה כימית מדלק (מימן) באנודה וממחמצן (חמצן) בקתודה לחשמל כדי להניע את הרכב כולו. באופן ספציפי, רכיבי הליבה של תאי דלק כוללים את מערכת המנוע, ספק כוח עזר ומנוע; ביניהם, מערכת המנוע כוללת בעיקר את המנוע המורכב מכור חשמלי, מערכת אחסון מימן ברכב, מערכת קירור וממיר מתח DCDC. הכור הוא הרכיב הקריטי ביותר. זהו המקום שבו מימן וחמצן מגיבים. הוא מורכב מתאים בודדים מרובים המוערמים יחד, והחומרים העיקריים כוללים לוח דו קוטבי, אלקטרודת ממברנה, לוח קצה וכן הלאה.