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Die Karbonatschmelzen Brennstoffzelle - MCFC arbeitet in hohen Temperaturbereichen von 580..660°C.
Vorteil dieser Zelle ist, daß die Gasaufbereitung entfällt. Ferner ist sie unempfindlich gegenüber Kohlenmonoxid.
Es können direkt und ohne Reformer Erdgas, Kohlegas, Biogas und Synthesegas verwendet werden.
Als Elektrolyt dient eine Salzschmelze aus Alkalikarbonaten (Li2CO3 / K2CO3).
Schmelzkarbonat-Brennstoffzellen werden für den stationären Einsatz entwickelt. Sie eignen sich besonders für die Kraft-Wärme-Kopplung in industriellen und gewerblichen Anwendungen, wo hohe Temperaturen benötigt werden (Prozesswärme), da die MCFC bei Temperaturen um 650°C arbeitet.
Es werden Anlagen in einem Leistungsbereich von 300 kW entwickelt, aber auch größere Leistungen von mehreren Megawatt sind möglich. Neben diesen stationären Anwendungen werden auch Schiffsantriebe auf der Basis von MCFCs entwickelt.
Schritt 1
Die in zwei Kreisläufen getrennten Gase - Sauerstoff und Kohlendioxid an der Kathode und Wasserstoff an der Anode - wandern vom Gasraum in den Katalysator.
Schritt 2
Die Wasserstoffmoleküle (H2) werden durch den Katalysator in zwei H+ Atome (Protonen) gespalten. Dabei gibt jedes Wasserstoffatom sein Elektron ab.
Schritt 3
Die Elektronen treten fließen von der Anode zu Kathode und bewirken einen elektrischen Stromfluß, der einen Verbraucher mit elektrischer Energie versorgt.
Schritt 4
Jeweils vier Elektronen an der Kathode rekombinieren mit einem Sauerstoffmolekül.
Schritt 5
Die nun entstandenen Sauerstoff-Ionen sind negativ geladen und reagieren mit Kohlendioxid zu Karbonat-Ionen.
Schritt 6
Die negativ geladenen Karbonat-Ionen wandern durch den Elektrolyten (Salzschmelze) zu den positiv geladenen Protonen an der Anode.
Schritt 7
Die Karbonat-Ionen geben ihre beiden negativen Ladungen an zwei Protonen ab und oxidieren mit diesen zu Wasser. Durch die Abspaltung der Sauerstoff-Ionen vom Karbonat entsteht wieder Kohlendioxid.
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