خلايا وقود غشاء تبادل البروتين (إلكترونية)
من أفضل أنواع خلايا الوقود لاستخدامها كمصدر كهربائي لتغذية وسائل النقل التي يمكن استخدامها في المستقبل كبديل لمحركات الاحتراق الداخلي التي تستخدم وقود الديزل كوقود.
كان أول استخدام لهذه الخلايا في الستينيات من قبل وكالة الفضاء التابعة لناسا. يجري حاليًا تطوير خلايا وقود غشاء التبادل الإلكتروني وتعمل أنظمتها بسعة (طاقة) من 1 واط إلى 2 كيلو واط.
تستخدم هذه الخلايا غشاء بوليمري صلب (غشاء بلاستيكي صلب) كوسيط ، هذا البوليمر نافذ للبروتونات المشبعة بالماء ولا يسمح بمرور الإلكترونات ، الوقود المستخدم في خلايا غشاء التبادل الإلكتروني هو الهيدروجين و حاملات الشحنة الموجبة (البروتونات) ، في القطب الموجب ، ينقسم الهيدروجين إلى أيونات الهيدروجين الموجبة (البروتونات) والأيونات السالبة (الإلكترونات). تمر أيونات الهيدروجين عبر الوسط إلى القطب السالب ، بينما تتدفق الإلكترونات عبر دائرة خارجية لتوليد الكهرباء. يتحد الأكسجين (من الهواء) مع الإلكترونات وأيونات الهيدروجين لتكوين الماء.
بالمقارنة مع الأنواع الأخرى من خلايا الوقود ، تولد خلايا غشاء تبادل البروتين مزيدًا من الطاقة لوزن أو حجم خلية معين. خاصية الكثافة الكهربائية العالية تجعلها خلايا وقود موثوقة للغاية وخفيفة الوزن. بالإضافة إلى ذلك ، تعمل خلايا وقود غشاء التبادل الإلكتروني عند درجة حرارة أقل من 100 درجة مئوية وهي تعمل بسرعة لأن ظروف عملها اقتصادية. تعمل هذه الميزات والاستجابة السريعة على تقليل الطلب على خلايا الوقود العادية ، مما يجعلها أكبر مرشح للاستخدام في الآليات الكهربائية المختلفة.
ومن المزايا الأخرى التي يوفرها الوسط الصلب مقارنة بالوسيط السائل ، فإن بناء الخلايا أسهل من حيث توصيل الأقطاب الموجبة والسالبة والوسيط ، وبالتالي فإن تكلفة تصنيعه أقل. أما بالنسبة للأنواع الأخرى من خلايا الوقود ، فهي تزيد من عمر خلية الوقود وبالتالي المكدس ككل.
