Baterie, superkondenzátory a palivové články

Baterie, palivové články a superkondenzátory jsou systémy využívající různé elektrochemické mechanismy ukládání a přeměny energie, ale podobné elektrochemické vlastnosti pro aplikace s vysokou hustotou energie a výkonu. 

Baterie

Baterie se skládá z elektrod (katoda (+) a anoda (-)), vodivého elektrolytu a separátoru mezi anodou a katodou. V dobíjecích lithium-iontových bateriích (LIB) migrují mezi elektrodami monovalentní kationty lithia. Při vybíjení anoda (-) oxiduje (ztrácí elektrony) a katoda prochází redukcí (získává elektrony). Při nabíjení je tento proces opačný. Díky vysoké energii, hustotě výkonu, vyšší bezpečnosti a nižším materiálovým nákladům způsobily LIB revoluci v elektronickém průmyslu a jsou integrovány do mnoha aspektů našeho života, od mobilních zařízení až po elektromobily. V roce 2019 byla vědcům, kteří technologii LIB vyvinuli, udělena Nobelova cena za chemii. 

Palivové články

Palivové články se skládají z anody, katody a vodivého elektrolytu a často se zapojují do série, aby vytvořily komín a zvýšily tak celkové množství vyrobené elektřiny. Elektroda se skládá z porézního materiálu, který je potažen katalyzátorem pro výrobu elektřiny. Existuje pět hlavních typů palivových článků, které se rozlišují podle typu použitého elektrolytu: polymerní elektrolytová membrána, pevný oxid, kyselina fosforečná, alkalický a roztavený uhličitan. Technologie polymerní elektrolytové membrány, známá také jako proton-výměnná membrána (PEM), je považována za nejslibnější pro nahrazení alkalické technologie palivových článků.

Palivové články byly vyvinuty jako alternativní energetická technologie díky své vysoké účinnosti, nízkým emisím a malému dopadu na životní prostředí, čímž předčí tradiční spalovací motory. Palivové články produkují pouze teplo a vodu jako odpadní produkty, což z nich činí slibného kandidáta na budoucí zdroje energie v široké škále aplikací, včetně přenosných zařízení, stacionárních zařízení a dopravních řešení.

Superkondenzátory

Součásti superkondenzátorů jsou podobné bateriím. Superkondenzátory se však vyznačují schopností uchovávat náboj. Elektrodové materiály přispívají k úložnému výkonu superkondenzátoru a lze je rozdělit do tří kategorií: dvouvrstvé kondenzátory, které působí elektrostaticky, pseudokondenzátory, které působí elektrochemicky, a hybridní kondenzátory, které využívají obojí.

Superkondenzátory jsou zdrojem energie s vysokou hustotou, vysokou kapacitou pro ukládání energie, dlouhou životností a schopností rychlého nabíjení, díky čemuž jsou ideální pro použití v hybridních vozidlech, přenosných zařízeních a pro sběr energie.