ईंधन सेल: प्रकार, संचालन का सिद्धांत और विशेषताएं

2024 लेखक: Howard Calhoun | [email protected]. अंतिम बार संशोधित: 2024-01-02 13:55

हाइड्रोजन एक स्वच्छ ईंधन है क्योंकि यह केवल पानी का उत्पादन करता है और अक्षय ऊर्जा स्रोतों का उपयोग करके स्वच्छ ऊर्जा प्रदान करता है। इसे एक ईंधन सेल में संग्रहीत किया जा सकता है जो विद्युत रासायनिक रूपांतरण उपकरण का उपयोग करके बिजली पैदा करता है। हाइड्रोजन भविष्य की क्रांतिकारी ऊर्जा का स्रोत है, लेकिन इसका विकास अभी भी बहुत सीमित है। कारण: डिजाइन की ऊर्जा गहन प्रकृति के कारण ऊर्जा जो उत्पादन करना मुश्किल है, लागत प्रभावशीलता और संदिग्ध ऊर्जा संतुलन। लेकिन यह ऊर्जा विकल्प ऊर्जा भंडारण के मामले में दिलचस्प दृष्टिकोण प्रस्तुत करता है, खासकर जब अक्षय स्रोतों की बात आती है।

फ्यूल सेल पायनियर्स

उन्नीसवीं शताब्दी की शुरुआत में हम्फ्री डेवी द्वारा अवधारणा को प्रभावी ढंग से प्रदर्शित किया गया था। इसके बाद 1838 में ईसाई फ्रेडरिक शॉनबीन का अग्रणी कार्य किया गया। 1960 के दशक की शुरुआत में, NASA ने औद्योगिक भागीदारों के साथ मिलकर जनरेटर विकसित करना शुरू कियामानवयुक्त अंतरिक्ष उड़ानों के लिए इस प्रकार का। इसके परिणामस्वरूप PEMFC का पहला ब्लॉक बना।

जीई के एक अन्य शोधकर्ता, लियोनार्ड निद्रच ने ग्रब के पीईएमएफसी को उत्प्रेरक के रूप में प्लैटिनम का उपयोग करके अपग्रेड किया है। ग्रब-निद्रैच को नासा के सहयोग से और विकसित किया गया था और 1960 के दशक के अंत में जेमिनी अंतरिक्ष कार्यक्रम द्वारा इसका उपयोग किया गया था। इंटरनेशनल फ्यूल सेल (आईएफसी, बाद में यूटीसी पावर) ने अपोलो अंतरिक्ष उड़ानों के लिए 1.5 किलोवाट उपकरण विकसित किया। उन्होंने अपने मिशन के दौरान अंतरिक्ष यात्रियों के लिए बिजली के साथ-साथ पीने का पानी भी उपलब्ध कराया। IFC ने बाद में सभी अंतरिक्ष यान उड़ानों के लिए जहाज पर बिजली प्रदान करने के लिए उपयोग की जाने वाली 12kW इकाइयाँ विकसित कीं।

ऑटोमोटिव तत्व का आविष्कार पहली बार 1960 के दशक में ग्रुल ने किया था। जीएम ने "इलेक्ट्रोवन" कार में यूनियन कार्बाइड का इस्तेमाल किया। यह केवल एक कंपनी कार के रूप में इस्तेमाल किया गया था, लेकिन एक पूर्ण टैंक पर 120 मील तक की यात्रा कर सकता था और प्रति घंटे 70 मील तक की गति तक पहुंच सकता था। कोर्डेश और ग्रुल्के ने 1966 में हाइड्रोजन मोटरसाइकिल के साथ प्रयोग किया था। यह एक NiCad बैटरी के साथ एक सेल हाइब्रिड था जिसने एक प्रभावशाली 1.18L / 100km हासिल किया। इस कदम में उन्नत ई-बाइक प्रौद्योगिकी और ई-मोटरसाइकिलों का व्यावसायीकरण है।

2007 में, ईंधन स्रोतों का विभिन्न क्षेत्रों में व्यावसायीकरण हो गया, वे लिखित वारंटी और सेवा क्षमताओं के साथ अंतिम उपयोगकर्ताओं को बेचे जाने लगे, अर्थात। बाजार अर्थव्यवस्था की आवश्यकताओं और मानकों को पूरा करना। इस प्रकार, कई बाजार खंडों ने मांग पर ध्यान केंद्रित करना शुरू कर दिया। विशेष रूप से, हजारों सहायक शक्तिPEMFC और DMFC (APU) इकाइयों का मनोरंजन अनुप्रयोगों में व्यावसायीकरण किया गया है: नाव, खिलौने और प्रशिक्षण किट।

अक्टूबर 2009 में क्षितिज ने पहला वाणिज्यिक डायनारियो इलेक्ट्रॉनिक सिस्टम दिखाया जो मेथनॉल कार्ट्रिज पर चलता है। क्षितिज ईंधन सेल मोबाइल फोन, जीपीएस सिस्टम, कैमरा या डिजिटल म्यूजिक प्लेयर चार्ज कर सकते हैं।

हाइड्रोजन उत्पादन प्रक्रिया

हाइड्रोजन ईंधन सेल ऐसे पदार्थ हैं जिनमें ईंधन के रूप में हाइड्रोजन होता है। हाइड्रोजन ईंधन एक शून्य-उत्सर्जन ईंधन है जो दहन के दौरान या विद्युत रासायनिक प्रतिक्रियाओं के माध्यम से ऊर्जा जारी करता है। ईंधन सेल और बैटरी एक रासायनिक प्रतिक्रिया के माध्यम से बिजली का उत्पादन करते हैं, लेकिन जब तक ईंधन है, तब तक बिजली का उत्पादन होगा, इस प्रकार कभी भी चार्ज नहीं खोएगा।

हाइड्रोजन का उत्पादन करने के लिए थर्मल प्रक्रियाओं में आम तौर पर भाप सुधार शामिल होता है, एक उच्च तापमान प्रक्रिया जहां भाप हाइड्रोजन को मुक्त करने के लिए हाइड्रोकार्बन स्रोत के साथ प्रतिक्रिया करती है। हाइड्रोजन के उत्पादन के लिए कई प्राकृतिक ईंधनों में सुधार किया जा सकता है।

आज लगभग 95% हाइड्रोजन गैस रिफॉर्मिंग से उत्पन्न होता है। इलेक्ट्रोलिसिस द्वारा पानी को ऑक्सीजन और हाइड्रोजन में विभाजित किया जाता है, एक उपकरण में जो रिवर्स में एक क्षितिज शून्य ईंधन सेल की तरह कार्य करता है।

सौर आधारित प्रक्रियाएं

वे हाइड्रोजन के उत्पादन के लिए प्रकाश का उपयोग एजेंट के रूप में करते हैं। मौजूदसौर पैनलों पर आधारित कई प्रक्रियाएं:

1. फोटोबायोलॉजिकल;
2. फोटोइलेक्ट्रोकेमिकल;
3. धूप;
4. थर्मोकेमिकल।

फोटोबायोलॉजिकल प्रक्रियाएं बैक्टीरिया और हरी शैवाल की प्राकृतिक प्रकाश संश्लेषक गतिविधि का उपयोग करती हैं।

फोटोइलेक्ट्रोकेमिकल प्रक्रियाएं पानी को हाइड्रोजन और ऑक्सीजन में अलग करने के लिए विशेष अर्धचालक हैं।

थर्मोकेमिकल हाइड्रोजन सौर उत्पादन अन्य प्रजातियों जैसे धातु ऑक्साइड के साथ जल पृथक्करण प्रतिक्रिया के लिए केंद्रित सौर ऊर्जा का उपयोग करता है।

जैविक प्रक्रियाएं बैक्टीरिया और माइक्रोएल्गे जैसे रोगाणुओं का उपयोग करती हैं और जैविक प्रतिक्रियाओं के माध्यम से हाइड्रोजन का उत्पादन कर सकती हैं। माइक्रोबियल बायोमास रूपांतरण में, सूक्ष्मजीव बायोमास जैसे कार्बनिक पदार्थों को तोड़ते हैं, जबकि फोटोबायोलॉजिकल प्रक्रियाओं में, सूक्ष्मजीव स्रोत के रूप में सूर्य के प्रकाश का उपयोग करते हैं।

जेनरेशन कंपोनेंट्स

तत्वों के उपकरण कई भागों से बने होते हैं। प्रत्येक के तीन मुख्य घटक हैं:

• एनोड;
• कैथोड;
• प्रवाहकीय इलेक्ट्रोलाइट।

होराइजन ईंधन कोशिकाओं के मामले में, जहां प्रत्येक इलेक्ट्रोड एक उच्च सतह क्षेत्र सामग्री से बना होता है जिसे प्लैटिनम मिश्र धातु उत्प्रेरक के साथ लगाया जाता है, इलेक्ट्रोलाइट सामग्री एक झिल्ली होती है और आयन कंडक्टर के रूप में कार्य करती है। विद्युत उत्पादन दो प्राथमिक रासायनिक प्रतिक्रियाओं द्वारा संचालित होता है। शुद्ध का उपयोग करने वाले तत्वों के लिएएच_2.

एनोड पर हाइड्रोजन गैस प्रोटॉन और इलेक्ट्रॉनों में विभाजित हो जाती है। पूर्व को इलेक्ट्रोलाइट झिल्ली के माध्यम से ले जाया जाता है, और बाद वाला इसके चारों ओर प्रवाहित होता है, जिससे विद्युत प्रवाह उत्पन्न होता है। आवेशित आयन (H + और e -) कैथोड पर O_{2 के साथ मिलकर पानी और गर्मी छोड़ते हैं। आज दुनिया को प्रभावित करने वाले कई पर्यावरणीय मुद्दे सतत विकास और ग्रह की रक्षा की दिशा में प्रगति हासिल करने के लिए समाज को लामबंद कर रहे हैं। यहां संदर्भ में, मुख्य कारक वास्तविक बुनियादी ऊर्जा संसाधनों का अन्य लोगों के साथ प्रतिस्थापन है जो मानव आवश्यकताओं को पूरी तरह से संतुष्ट कर सकते हैं।}

विचाराधीन तत्व सिर्फ एक ऐसा उपकरण है, जिसकी बदौलत यह पहलू सबसे अधिक संभावित समाधान ढूंढता है, क्योंकि उच्च दक्षता के साथ और बिना CO उत्सर्जन के स्वच्छ ईंधन से विद्युत ऊर्जा प्राप्त करना संभव है_{2 ।}

प्लेटिनम उत्प्रेरक

प्लैटिनम हाइड्रोजन ऑक्सीकरण के लिए अत्यधिक सक्रिय है और सबसे आम विद्युत उत्प्रेरक सामग्री बना हुआ है। प्लैटिनम-कम ईंधन कोशिकाओं का उपयोग करते हुए क्षितिज के अनुसंधान के मुख्य क्षेत्रों में से एक मोटर वाहन उद्योग में है, जहां निकट भविष्य में प्रवाहकीय कार्बन पर समर्थित प्लैटिनम नैनोकणों से बने इंजीनियर उत्प्रेरक की योजना बनाई गई है। इन सामग्रियों में अत्यधिक बिखरे हुए नैनोकणों, उच्च इलेक्ट्रोकैटलिटिक सतह क्षेत्र (ईएसए), और ऊंचे तापमान पर न्यूनतम कण वृद्धि, यहां तक कि उच्च पीटी लोडिंग स्तरों पर भी लाभ होता है।

Pt-युक्त मिश्र धातु विशेष ईंधन स्रोतों जैसे मेथनॉल या सुधार पर चलने वाले उपकरणों के लिए उपयोगी हैं (H₂, CO₂, सीओ और एन_{2)। मेथनॉल ऑक्सीकरण और कार्बन मोनोऑक्साइड विषाक्तता की कोई संभावना नहीं होने के मामले में Pt/Ru मिश्र धातुओं ने शुद्ध विद्युत रासायनिक Pt उत्प्रेरकों पर बेहतर प्रदर्शन दिखाया है। Pt 3 Co रुचि का एक और उत्प्रेरक है (विशेषकर होराइजन ईंधन सेल कैथोड के लिए) और इसने बेहतर ऑक्सीजन कमी प्रतिक्रिया दक्षता के साथ-साथ उच्च स्थिरता दिखाई है।}

Pt/C और Pt 3 Co/C उत्प्रेरक सतह कार्बन सबस्ट्रेट्स पर अत्यधिक बिखरे हुए नैनोकणों को दिखा रहे हैं। ईंधन सेल इलेक्ट्रोलाइट चुनते समय विचार करने के लिए कई महत्वपूर्ण आवश्यकताएं हैं:

1. उच्च प्रोटॉन चालकता।
2. उच्च रासायनिक और तापीय स्थिरता।
3. कम गैस पारगम्यता।

हाइड्रोजन ऊर्जा स्रोत

ब्रह्मांड में हाइड्रोजन सबसे सरल और प्रचुर मात्रा में पाया जाने वाला तत्व है। यह पानी, तेल, प्राकृतिक गैस और पूरे जीवित विश्व का एक महत्वपूर्ण घटक है। इसकी सादगी और प्रचुरता के बावजूद, हाइड्रोजन पृथ्वी पर अपनी प्राकृतिक गैसीय अवस्था में शायद ही कभी पाया जाता है। यह लगभग हमेशा अन्य तत्वों के साथ संयुक्त होता है। और इसे तेल, प्राकृतिक गैस, बायोमास, या सौर या विद्युत ऊर्जा का उपयोग करके पानी को अलग करके प्राप्त किया जा सकता है।

एक बार हाइड्रोजन आण्विक H₂ के रूप में बनने के बाद, अणु में मौजूद ऊर्जा परस्पर क्रिया द्वारा मुक्त की जा सकती हैओ₂ के साथ। यह आंतरिक दहन इंजन या हाइड्रोजन ईंधन कोशिकाओं के साथ प्राप्त किया जा सकता है। उनमें, ऊर्जा H_{2 कम बिजली के नुकसान के साथ विद्युत प्रवाह में परिवर्तित हो जाती है। इस प्रकार, हाइड्रोजन अन्य स्रोतों से उत्पादित ऊर्जा को स्थानांतरित करने, संग्रहीत करने और वितरित करने के लिए एक ऊर्जा वाहक है।}

पावर मॉड्यूल के लिए फ़िल्टर

विशेष फिल्टर के उपयोग के बिना वैकल्पिक ऊर्जा तत्व प्राप्त करना असंभव है। क्लासिक फिल्टर उच्च गुणवत्ता वाले ब्लॉकों के कारण दुनिया के विभिन्न देशों में तत्वों के पावर मॉड्यूल के विकास में मदद करते हैं। सेल अनुप्रयोगों के लिए मेथनॉल जैसे ईंधन तैयार करने के लिए फिल्टर की आपूर्ति की जाती है।

आम तौर पर इन पावर मॉड्यूल के अनुप्रयोगों में दूरदराज के स्थानों में बिजली की आपूर्ति, महत्वपूर्ण आपूर्ति के लिए बैकअप पावर, छोटे वाहनों पर एपीयू और प्रोजेक्ट पा-एक्स-ईएल जैसे समुद्री अनुप्रयोग शामिल हैं जो यात्री जहाजों पर कोशिकाओं का परीक्षण करने के लिए एक परियोजना है।

स्टेनलेस स्टील फिल्टर हाउसिंग जो निस्पंदन समस्याओं को हल करते हैं। इन मांग वाले अनुप्रयोगों में, जीरो डॉन फ्यूल सेल निर्माता उत्पादन लचीलेपन, उच्च गुणवत्ता मानकों, तेजी से वितरण और प्रतिस्पर्धी कीमतों के कारण क्लासिक फिल्टर स्टेनलेस स्टील फिल्टर हाउसिंग को निर्दिष्ट कर रहे हैं।

हाइड्रोजन प्रौद्योगिकी मंच

होराइजन फ्यूल सेल टेक्नोलॉजीज की स्थापना 2003 में सिंगापुर में हुई थी और आज इसकी 5 अंतरराष्ट्रीय सहायक कंपनियां हैं। फर्म का मिशन हैतेजी से व्यावसायीकरण, कम प्रौद्योगिकी लागत प्राप्त करने और हाइड्रोजन आपूर्ति के लिए सदियों पुरानी बाधाओं को खत्म करने के लिए विश्व स्तर पर काम करके ईंधन कोशिकाओं में अंतर लाने के लिए। फर्म ने छोटे और सरल उत्पादों के साथ शुरुआत की जिन्हें बड़े और अधिक जटिल अनुप्रयोगों की तैयारी में कम मात्रा में हाइड्रोजन की आवश्यकता होती है। सख्त दिशानिर्देशों और रोडमैप का पालन करते हुए, क्षितिज तेजी से दुनिया का सबसे बड़ा सब-1000W बल्क सेल निर्माता बन गया है, जो उद्योग में वाणिज्यिक उत्पादों के व्यापक चयन के साथ 65 से अधिक देशों में ग्राहकों की सेवा कर रहा है।

क्षितिज प्रौद्योगिकी मंच में शामिल हैं: पीईएम - क्षितिज शून्य भोर ईंधन सेल (सूक्ष्म ईंधन और ढेर) और उनकी सामग्री, हाइड्रोजन आपूर्ति (इलेक्ट्रोलिसिस, सुधार और हाइड्रोलिसिस), हाइड्रोजन भंडारण उपकरण और उपकरण।

क्षितिज ने दुनिया का पहला पोर्टेबल और व्यक्तिगत हाइड्रोजन जनरेटर जारी किया है। हाइड्रोफिल स्टेशन एक टैंक में पानी को विघटित करके और इसे हाइड्रोस्टिक कार्ट्रिज में संग्रहीत करके हाइड्रोजन उत्पन्न कर सकता है। इनमें ठोस भंडारण प्रदान करने के लिए हाइड्रोजन गैस का एक शोषक मिश्र धातु होता है। फिर कार्ट्रिज को मिनीपैक चार्जर में डाला जा सकता है जो छोटे ईंधन फिल्टर तत्वों को संभाल सकता है।

क्षितिज या घरेलू हाइड्रोजन

Horizon Technologies ने पोर्टेबल उपकरणों को चार्ज करने के लिए घर पर ऊर्जा की बचत करते हुए घरेलू उपयोग के लिए हाइड्रोजन चार्जिंग और ऊर्जा भंडारण प्रणाली की शुरुआत की। क्षितिज ने 2006 में "एच-रेसर" खिलौने के साथ खुद को प्रतिष्ठित किया, एक छोटी हाइड्रोजन-संचालित कार को वर्ष का "सर्वश्रेष्ठ आविष्कार" चुना गया। क्षितिज ऑफ़रअपने हाइड्रोफिल हाइड्रोजन चार्जिंग स्टेशन के साथ घर पर ऊर्जा भंडारण को विकेंद्रीकृत करें, जो छोटी पोर्टेबल और पुन: प्रयोज्य बैटरी को रिचार्ज करने में सक्षम है। इस हाइड्रोजन संयंत्र को चलाने और बिजली पैदा करने के लिए केवल पानी की आवश्यकता होती है।

ग्रिड, सोलर पैनल या विंड टर्बाइन द्वारा काम दिया जा सकता है। वहां से स्टेशन की पानी की टंकी से हाइड्रोजन निकाला जाता है और छोटे धातु मिश्र धातु कोशिकाओं में ठोस रूप में संग्रहीत किया जाता है। हाइड्रोफिल स्टेशन, लगभग $ 500 के लिए खुदरा बिक्री, फोन के लिए एक अवांट-गार्डे समाधान है। उपयोगकर्ताओं के लिए इस कीमत पर हाइड्रोफिल ईंधन सेल कहां खोजना मुश्किल नहीं है, आपको बस इंटरनेट पर उचित अनुरोध पूछने की जरूरत है।

कार हाइड्रोजन चार्जिंग

बैटरी से चलने वाली इलेक्ट्रिक कारों की तरह, हाइड्रोजन से चलने वाली कारें भी कार चलाने के लिए बिजली का इस्तेमाल करती हैं। लेकिन इस बिजली को बैटरी में संग्रहित करने के बजाय, जिसे चार्ज होने में घंटों लगते हैं, कोशिकाएं हाइड्रोजन और ऑक्सीजन पर प्रतिक्रिया करके कार में ऊर्जा उत्पन्न करती हैं। प्रतिक्रिया एक इलेक्ट्रोलाइट की उपस्थिति में होती है - एक गैर-धातु कंडक्टर, जिसमें विद्युत प्रवाह उन उपकरणों में आयनों की गति द्वारा किया जाता है जहां क्षितिज शून्य ईंधन कोशिकाएं प्रोटॉन-एक्सचेंज झिल्ली से सुसज्जित होती हैं। वे इस प्रकार कार्य करते हैं:

1. कोशिका के "-" एनोड (ए) को हाइड्रोजन गैस की आपूर्ति की जाती है, और ऑक्सीजन को सकारात्मक ध्रुव की ओर निर्देशित किया जाता है।
2. एनोड पर उत्प्रेरक प्लेटिनम होता है,हाइड्रोजन परमाणुओं से इलेक्ट्रॉनों को त्याग देता है, "+" आयनों और मुक्त इलेक्ट्रॉनों को छोड़ देता है। एनोड और कैथोड के बीच स्थित झिल्ली से केवल आयन ही गुजरते हैं।
3. इलेक्ट्रॉन बाहरी परिपथ के अनुदिश गति कर विद्युत धारा उत्पन्न करते हैं। कैथोड पर, इलेक्ट्रॉन और हाइड्रोजन आयन ऑक्सीजन के साथ मिलकर कोशिका से बहने वाले पानी का उत्पादन करते हैं।

अब तक, दो चीजों ने हाइड्रोजन से चलने वाले वाहनों के बड़े पैमाने पर उत्पादन में बाधा उत्पन्न की है: लागत और हाइड्रोजन उत्पादन। कुछ समय पहले तक, प्लैटिनम उत्प्रेरक, जो हाइड्रोजन को एक आयन और एक इलेक्ट्रॉन में विभाजित करता है, अत्यधिक महंगा था।

कुछ साल पहले, हाइड्रोजन ईंधन सेल की कीमत प्रति किलोवाट बिजली के लिए लगभग 1,000 डॉलर या कार के लिए लगभग 100,000 डॉलर थी। परियोजना की लागत को कम करने के लिए विभिन्न अध्ययन किए गए, जिसमें प्लैटिनम उत्प्रेरक को प्लैटिनम-निकल मिश्र धातु से बदलना शामिल है जो 90 गुना अधिक कुशल है। पिछले साल, अमेरिकी ऊर्जा विभाग ने बताया कि सिस्टम की लागत घटकर $61 प्रति किलोवाट हो गई, जो अभी भी ऑटोमोटिव उद्योग में अप्रतिस्पर्धी है।

एक्स-रे कंप्यूटेड टोमोग्राफी

इस गैर-विनाशकारी परीक्षण पद्धति का उपयोग दो-परत तत्व की संरचना का अध्ययन करने के लिए किया जाता है। संरचना का अध्ययन करने के लिए आमतौर पर इस्तेमाल की जाने वाली अन्य विधियां:

• पारा घुसपैठ पोरोसिमेट्री;
• परमाणु बल माइक्रोस्कोपी;
• ऑप्टिकल प्रोफिलोमेट्री।

परिणाम बताते हैं कि तापीय और विद्युत चालकता, पारगम्यता और की गणना के लिए सरंध्रता वितरण का एक ठोस आधार हैप्रसार तत्वों की सरंध्रता को मापना उनके पतले, संकुचित और अमानवीय ज्यामिति के कारण बहुत कठिन है। परिणाम से पता चलता है कि GDL संपीड़न के साथ सरंध्रता कम हो जाती है।

इलेक्ट्रोड में बड़े पैमाने पर स्थानांतरण पर झरझरा संरचना का महत्वपूर्ण प्रभाव पड़ता है। प्रयोग विभिन्न गर्म दबाव दबावों पर किया गया था, जो 0.5 से 10 एमपीए तक था। प्रदर्शन मुख्य रूप से प्लेटिनम धातु पर निर्भर है, जिसकी लागत बहुत अधिक है। रासायनिक बाइंडरों के उपयोग के माध्यम से प्रसार को बढ़ाया जा सकता है। इसके अलावा, तापमान परिवर्तन तत्व के जीवनकाल और औसत प्रदर्शन को प्रभावित करते हैं। उच्च तापमान PEMFC की गिरावट दर शुरू में कम होती है और फिर तेजी से बढ़ती है। इसका उपयोग पानी के गठन को निर्धारित करने के लिए किया जाता है।

व्यवसायीकरण की समस्या

लागत-प्रतिस्पर्धी होने के लिए, ईंधन सेल की लागत को आधा किया जाना चाहिए और बैटरी जीवन को इसी तरह बढ़ाया जाना चाहिए। आज, हालांकि, परिचालन लागत अभी भी बहुत अधिक है, क्योंकि हाइड्रोजन उत्पादन लागत $ 2.5 और $ 3 के बीच है, और आपूर्ति की गई हाइड्रोजन की लागत $ 4 / किग्रा से कम होने की संभावना नहीं है। सेल के लिए बैटरियों के साथ प्रभावी ढंग से प्रतिस्पर्धा करने के लिए, इसमें कम चार्ज समय होना चाहिए और बैटरी बदलने की प्रक्रिया को कम करना चाहिए।

वर्तमान में, बड़े पैमाने पर उत्पादित (प्रति वर्ष कम से कम 500,000 यूनिट) होने पर बहुलक ईंधन सेल प्रौद्योगिकी की लागत US$49/kW होगी। हालांकि, कारों के साथ प्रतिस्पर्धा करने के लिएआंतरिक दहन, ऑटोमोटिव ईंधन कोशिकाओं को लगभग $36/kWh तक पहुंचना चाहिए। भौतिक लागत (विशेष रूप से, प्लैटिनम का उपयोग), बिजली घनत्व में वृद्धि, सिस्टम जटिलता को कम करने और स्थायित्व में वृद्धि करके बचत प्राप्त की जा सकती है। कई तकनीकी बाधाओं को दूर करने सहित, बड़े पैमाने पर प्रौद्योगिकी के व्यावसायीकरण के लिए कई चुनौतियाँ हैं।

भविष्य की तकनीकी चुनौतियां

एक स्टैक की लागत सामग्री, तकनीक और निर्माण तकनीकों पर निर्भर करती है। सामग्री का चुनाव न केवल कार्य के लिए सामग्री की उपयुक्तता पर निर्भर करता है, बल्कि कार्यशीलता पर भी निर्भर करता है। तत्वों के प्रमुख कार्य:

1. इलेक्ट्रोकैटलिस्ट लोड कम करें और गतिविधि बढ़ाएं।
2. स्थायित्व में सुधार और गिरावट को कम करें।
3. इलेक्ट्रोड डिजाइन का अनुकूलन।
4. एनोड पर अशुद्धियों की सहनशीलता में सुधार करें।
5. घटकों के लिए सामग्री का चयन। यह मुख्य रूप से प्रदर्शन का त्याग किए बिना लागत पर आधारित है।
6. सिस्टम फॉल्ट टॉलरेंस।
7. तत्व का प्रदर्शन मुख्य रूप से झिल्ली की ताकत पर निर्भर करता है।

सेल के प्रदर्शन को प्रभावित करने वाले मुख्य जीडीएल पैरामीटर अभिकर्मक पारगम्यता, विद्युत चालकता, तापीय चालकता और यांत्रिक समर्थन हैं। GDL मोटाई एक महत्वपूर्ण कारक है। एक मोटी झिल्ली बेहतर सुरक्षा, यांत्रिक शक्ति, लंबे प्रसार पथ, और अधिक थर्मल और विद्युत प्रतिरोध स्तर प्रदान करती है।

प्रगतिशील रुझान

विभिन्न प्रकार के तत्वों के बीच, PEMFC अधिक मोबाइल एप्लिकेशन (कार, लैपटॉप, मोबाइल फोन, आदि) को अपना रहा है, इसलिए, निर्माताओं की एक विस्तृत श्रृंखला के लिए रुचि बढ़ रही है। वास्तव में, PEMFC के कई फायदे हैं जैसे कम परिचालन तापमान, उच्च वर्तमान घनत्व स्थिरता, हल्के वजन, कॉम्पैक्टनेस, कम लागत और मात्रा क्षमता, लंबी सेवा जीवन, तेज स्टार्टअप, और आंतरायिक संचालन के लिए उपयुक्तता।

पीईएमएफसी तकनीक विभिन्न आकारों के लिए उपयुक्त है और हाइड्रोजन का उत्पादन करने के लिए ठीक से संसाधित होने पर विभिन्न प्रकार के ईंधन के साथ भी इसका उपयोग किया जाता है। जैसे, यह छोटे सबवाट पैमाने से लेकर मेगावाट पैमाने तक सभी तरह से उपयोग करता है। 2016-2018 में कुल शिपमेंट का 88% PEMFC था।