Thiết kế và chế tạo pin nhiên liệu - Colleen Spiegel

• Tác giả: Colleen Spiegel
• Đề tài: Thiết kế và xây dựng pin nhiên liệu
• Loại tài liệu: Sách kỹ thuật
• Năm xuất bản: 2007
• Địa điểm: New York

Tóm tắt

I. Tổng quan về thiết kế và chế tạo pin nhiên liệu

Pin nhiên liệu là thiết bị điện hóa biến đổi trực tiếp năng lượng hóa học của nhiên liệu thành điện năng. Quá trình này diễn ra liên tục khi cung cấp nhiên liệu. Không giống pin sạc, pin nhiên liệu không cần sạc lại. Chỉ cần cấp nhiên liệu là hệ thống hoạt động. Thiết kế và chế tạo pin nhiên liệu đòi hỏi hiểu biết sâu về vật liệu, cấu trúc cell và hệ thống quản lý nhiệt. Mỗi loại pin nhiên liệu có nguyên lý hoạt động riêng. Điện cực, chất điện phân và màng ngăn là ba thành phần cốt lõi. Quá trình oxy hóa xảy ra ở anot. Quá trình khử xảy ra ở catot. Điện áp đầu ra phụ thuộc vào loại nhiên liệu và vật liệu chế tạo. Nhiệt độ vận hành ảnh hưởng lớn đến hiệu suất. Các kỹ sư phải cân nhắc giữa hiệu suất, độ bền và chi phí sản xuất. Công nghệ này đang phát triển mạnh mẽ trong ngành năng lượng sạch.

1.1. Khái niệm và nguyên lý hoạt động cơ bản

Pin nhiên liệu hoạt động dựa trên phản ứng điện hóa giữa hydro và oxy. Hydro được cấp vào anot. Oxy được cấp vào catot. Tại anot, hydro phân tách thành ion và electron. Ion di chuyển qua chất điện phân đến catot. Electron di chuyển qua mạch ngoài tạo dòng điện. Tại catot, ion hydro kết hợp với oxy và electron tạo thành nước. Phản ứng tổng thể là 2H₂ + O₂ → 2H₂O. Quá trình này không đốt cháy nhiên liệu. Do đó, không phát thải khí độc hại. Hiệu suất chuyển đổi năng lượng cao hơn động cơ nhiệt truyền thống.

1.2. So sánh pin nhiên liệu với các nguồn năng lượng khác

Pin nhiên liệu có nhiều ưu điểm vượt trội so với pin truyền thống. Pin truyền thống lưu trữ năng lượng hữu hạn. Pin nhiên liệu sản xuất điện liên tục khi có nhiên liệu. So với động cơ đốt trong, pin nhiên liệu có hiệu suất cao hơn nhiều. Hiệu suất chuyển đổi có thể đạt 60% hoặc hơn. Động cơ đốt trong chỉ đạt 20-30%. Pin nhiên liệu không gây ô nhiễm tiếng ồn. Khí thải chủ yếu là nước sạch. Tuy nhiên, chi phí sản xuất còn cao. Hạ tầng tiếp nhiên liệu hydro chưa phổ biến. Đây là thách thức lớn cho việc thương mại hóa đại trà.

II. Phân tích các loại pin nhiên liệu phổ biến hiện nay

Có nhiều loại pin nhiên liệu được phát triển. Mỗi loại phù hợp với ứng dụng khác nhau. PEMFC sử dụng màng trao đổi proton. Loại này hoạt động ở nhiệt độ thấp. Phù hợp cho xe ô tô và thiết bị di động. SOFC sử dụng chất điện phân gốm oxit rắn. Hoạt động ở nhiệt độ rất cao. Thích hợp cho phát điện quy mô lớn. MCFC sử dụng carbonate nóng chảy làm chất điện phân. Nhiệt độ vận hành từ 600-700 độ C. PAFC sử dụng acid photphoric. Đây là loại thương mại hóa sớm nhất. AFC sử dụng dung dịch kali hydroxit. Hiệu suất cao nhưng nhạy cảm với CO₂. Việc lựa chọn loại pin phụ thuộc vào yêu cầu công suất, nhiệt độ và chi phí. Mỗi loại có ưu nhược điểm riêng biệt. Kỹ sư phải đánh giá kỹ trước khi thiết kế hệ thống.

2.1. Pin nhiên liệu màng trao đổi proton PEMFC

PEMFC là loại pin nhiên liệu phổ biến nhất hiện nay. Màng polymer đóng vai trò chất điện phân. Hoạt động ở nhiệt độ 60-80 độ C. Thời gian khởi động nhanh. Kích thước nhỏ gọn. Công suất đầu ra từ vài watt đến hàng trăm kilowatt. Chất xúc tác thường là bạch kim. Hydro là nhiên liệu chính. Khí thải chỉ là nước và nhiệt. Ứng dụng chính trong xe ô tô, xe buýt và thiết bị cầm tay. Nhược điểm là yêu cầu hydro tinh khiết. Chi phí bạch kim còn cao. Tuổi thọ màng cần cải thiện thêm.

2.2. Pin nhiên liệu oxit rắn SOFC và carbonate nóng chảy MCFC

SOFC sử dụng chất điện phân gốm oxit rắn. Nhiệt độ vận hành từ 800-1000 độ C. Hiệu suất điện có thể đạt 60%. Có thể sử dụng nhiều loại nhiên liệu khác nhau. Bao gồm hydro, methane và khí tổng hợp. Phù hợp cho phát điện cố định và ứng dụng công nghiệp. MCFC hoạt động ở nhiệt độ 600-700 độ C. Chất điện phân là hỗn hợp carbonate lithium và potassium. Không cần chất xúc tác quý. Có thể tái chế CO₂ trong quá trình hoạt động. Cả hai loại đều có độ bền cao. Tuy nhiên, thời gian khởi động dài. Yêu cầu vật liệu chịu nhiệt đặc biệt.

III. Phương pháp thiết kế và tối ưu hóa pin nhiên liệu hiệu quả

Thiết kế pin nhiên liệu đòi hỏi nhiều yếu tố kỹ thuật phức tạp. Đầu tiên là lựa chọn vật liệu phù hợp. Chất điện phân phải có độ dẫn ion cao. Điện cực phải có diện tích bề mặt lớn. Chất xúc tác phải hoạt động mạnh ở nhiệt độ vận hành. Thứ hai là thiết kế hệ thống quản lý nhiệt. Pin nhiên liệu sinh ra nhiệt trong quá trình hoạt động. Cần hệ thống làm mát hiệu quả. Thứ ba là thiết kế hệ thống cấp nhiên liệu. Luồng khí phải phân phối đều qua màng. Thứ tư là hệ thống kiểm soát và bảo vệ. Cảm biến giám sát áp suất, nhiệt độ và nồng độ khí. Thuật toán điều khiển tối ưu hóa hiệu suất. Mô phỏng số giúp dự đoán hành vi trước khi chế tạo. Thiết kế module giúp dễ dàng mở rộng công suất. Quy trình thử nghiệm nghiêm ngặt đảm bảo độ tin cậy.

3.1. Lựa chọn vật liệu và cấu trúc điện cực

Vật liệu là yếu tố quyết định hiệu suất pin nhiên liệu. Chất xúc tác bạch kim được sử dụng phổ biến nhất. Tuy nhiên, nghiên cứu đang tìm vật liệu thay thế rẻ hơn. Niken và coban được thử nghiệm cho AFC. Vật liệu carbon nano ống tăng diện tích xúc tác. Cấu trúc điện cực ba lớp là tiêu chuẩn. Lớp khí khuếch tán phân phối nhiên liệu đều. Lớp xúc tác thúc đẩy phản ứng điện hóa. Lớp bảo vệ ngăn chặn ăn mòn. Thiết kế lỗ xốp ảnh hưởng đến quá trình khuếch tán. Kích thước hạt xúc tác tối ưu từ 2-5 nanomet. Độ dày màng điện phân cần cân bằng giữa điện trở và độ bền.

3.2. Quản lý nhiệt và hệ thống kiểm soát an toàn

Quản lý nhiệt là thách thức lớn trong thiết kế pin nhiên liệu. Phản ứng điện hóa sinh ra nhiệt dư thừa. Nhiệt độ quá cao làm hỏng vật liệu. Nhiệt độ quá thấp giảm hiệu suất. Hệ thống làm mát bằng nước được sử dụng phổ biến. Quạt tản nhiệt cho pin công suất nhỏ. Bộ trao đổi nhiệt cho hệ thống lớn. Hệ thống kiểm soát an toàn bao gồm nhiều lớp bảo vệ. Cảm biến phát hiện rò rỉ hydro. Van ngắt khẩn cấp khi có sự cố. Thuật toán giám sát liên tục các thông số vận hành. Bình chứa hydro phải chịu áp suất cao. Van an toàn ngăn ngừa nổ do áp suất vượt ngưỡng. Thiết kế hệ thống phải tuân thủ tiêu chuẩn an toàn quốc tế.

IV. Ứng dụng thực tế và triển vọng phát triển pin nhiên liệu

Pin nhiên liệu đã được ứng dụng trong nhiều lĩnh vực. Ngành giao thông vận tải là thị trường lớn nhất. Xe ô tô chạy pin nhiên liệu đang được sản xuất hàng loạt. Xe buýt sử dụng PEMFC hoạt động tại nhiều thành phố. Xe nâng hàng trong kho sử dụng pin nhiên liệu từ lâu. Ngành hàng không đang thử nghiệm máy bay chạy pin nhiên liệu. Ứng dụng cố định bao gồm phát điện dự phòng cho bệnh viện. Hệ thống cung cấp điện liên tục cho trung tâm dữ liệu. Nhà máy phát điện phân tán sử dụng SOFC công suất lớn. Thiết bị cầm tay như laptop và điện thoại cũng được nghiên cứu. Chi phí sản xuất đang giảm dần theo thời gian. Hiệu suất cải thiện liên tục qua các thế hệ. Hạ tầng tiếp nhiên liệu hydro đang được xây dựng. Chính phủ nhiều quốc gia hỗ trợ phát triển công nghệ này. Pin nhiên liệu đóng vai trò quan trọng trong tương lai năng lượng sạch.

4.1. Ứng dụng trong giao thông và công nghiệp

Ngành giao thông là động lực chính phát triển pin nhiên liệu. Toyota Mirai và Hyundai Nexo là xe thương mại thành công. Phạm vi hoạt động đạt 500-650 km mỗi lần tiếp nhiên liệu. Thời gian tiếp nhiên liệu chỉ 3-5 phút. Xe buýt pin nhiên liệu hoạt động tại hơn 20 quốc gia. Xe tải hạng nặng đang được thử nghiệm rộng rãi. Trong công nghiệp, xe nâng hàng chạy pin nhiên liệu tăng hiệu quả kho bãi. Thiết bị khai thác mỏ sử dụng pin nhiên liệu giảm phát thải. Ứng dụng hàng hải đang được nghiên cứu cho tàu thuyền. Máy bay không người lái sử dụng pin nhiên liệu cho thời gian bay dài hơn.

4.2. Triển vọng và xu hướng phát triển tương lai

Thị trường pin nhiên liệu dự kiến tăng trưởng mạnh trong thập kỷ tới. Chi phí sản xuất giảm nhờ quy mô sản xuất lớn hơn. Nghiên cứu vật liệu xúc tác mới giảm phụ thuộc vào bạch kim. Công nghệ màng polymer cải thiện tuổi thọ và hiệu suất. Hydro xanh từ năng lượng tái tạo giảm phát thải carbon. Chính sách hỗ trợ từ chính phủ thúc đẩy đầu tư. Hàn Quốc, Nhật Bản và châu Âu đi đầu trong phát triển. Tiêu chuẩn hóa quốc tế giúp giảm chi phí sản xuất. Hệ sinh thái hydro toàn cầu đang hình thành. Pin nhiên liệu kết hợp với ắc quy trong xe hybrid tăng hiệu quả. Tương lai năng lượng sẽ đa dạng với nhiều công nghệ xanh.

Trích đoạn nội dung tài liệu

Designing and Building Fuel Cells Colleen Spiegel www.com New York Chicago San Francisco Lisbon London Madrid Mexico City Milan New Delhi San Juan Seoul Singapore Sydney Toronto ii Library of Congress Cataloging-in-Publication Data Spiegel, Colleen. Designing and building fuel cells / Colleen Spiegel. Fuel cells—Design and construction.31
2429—dc22 2007007508 McGraw-Hill books are available at special quantity discounts to use as premiums and sales promotions, or for use in corporate training pro- grams. For more information, please write to the Director of Special Sales, Professional Publishing, McGraw-Hill, Two Penn Plaza, New York, NY 10121-2298. Or contact your local bookstore.com Designing and Building Fuel Cells Copyright © 2007 by The McGraw-Hill Companies. All rights reserved. Printed in the United States of America. Except as permitted under the Copyright Act of 1976, no part of this publication may be reproduced or distributed in any form or by any means, or stored in a database or retrieval system, without the prior written permission of publisher. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 DOC DOC 0 1 9 8 7 ISBN-13: 978-0-07-148977-5 ISBN-10: 0-07-148977-0 Sponsoring Editors Indexer Kenneth P. McCoombs Steve Ingle Larry Hagar Production Supervisor Editorial Supervisor George Anderson Jody McKenzie Composition Project Manager International Typesetting and Vastavikta Sharma, International Composition Typesetting and Composition Illustration Acquisitions Coordinator International Typesetting and Laura Hahn Composition Copy Editor Art Director, Cover Michael McGee Jeff Weeks Proofreader Cover Designer Mona Mehra Libby Pisacreta Information has been obtained by McGraw-Hill from sources believed to be reliable. However, because of the possibility of human or mechanical error by our sources, McGraw-Hill, or others, McGraw-Hill does not guar- antee the accuracy, adequacy, or completeness of any information and is not responsible for any errors or omissions or the results obtained from the use of such information.com Foreword xii Chapter 1. An Introduction to Fuel Cells 1 1.1 What Is a Fuel Cell? 3 1.1 Comparison with batteries 4 1.2 Comparison with heat engine 5 1.2 Why Do We Need Fuel Cells? 6 1.3 History of Fuel Cells 7 1.1 PEM fuel cells 9 1.2 Solid oxide fuel cells 10 1.3 Molten carbonate fuel cells 10 1.4 Phosphoric acid fuel cells 11 1.5 Alkali fuel cells 11 1.4 How Do Fuel Cells Work? 12 Chapter Summary 13 Problems 13 Bibliography 13 Chapter 2. Fuel Cells and the Hydrogen Economy 15 2.1 Characteristics of Hydrogen 16 2.1 Safety aspects of hydrogen as a fuel 18 2.2 World Energy Demand 19 2.3 Development of the Hydrogen Economy 21 2.4 Hydrogen Production, Distribution, and Storage 22 2.1 Technologies for hydrogen production 22 2.2 Technologies for hydrogen storage 24 2.3 Worldwide hydrogen refueling stations 25 v vi Contents 2.5 Investment of Hydrogen Infrastructure 26 2.2 Long-term projections of hydrogen use 28 2.3 Key players in hydrogen R&D 29 Chapter Summary 33 Problems 33 Bibliography 34 Chapter 3. Fuel Cell Types 35 3.1 Polymer Electrolyte Membrane Fuel Cells (PEMFCs) 36 3.2 Alkaline Fuel Cells (AFCs) 39 3.3 Phosphoric Acid Fuel Cells (PAFCs) 40 3.4 Solid Oxide Fuel Cells (SOFCs) 42 3.5 Molten-Carbonate Fuel Cells (MCFCs) 43 www.6 Direct Methanol Fuel Cells (DMFCs) 44 3.7 Zinc Air Fuel Cells (ZAFCs) 46 3.8 Protonic Ceramic Fuel Cells (PCFCs) 47 3.9 Biological Fuel Cells (BFCs) 49 Chapter Summary 50 Problems 51 Bibliography 51 Chapter 4. Fuel Cell Applications 53 4.1 Basic electrolyzer calculations 56 4.4 Scooters and bicycles 69 4.4 Stationary Power Applications 72 Chapter Summary 83 Problems 84 Bibliography 84 Chapter 5. Basic Fuel Cell Thermodynamics 87 5.1 Basic Thermodynamic Concepts 87 5.2 Fuel Cell Reversible and Net Output Voltage 92 5.3 Theoretical Fuel Cell Efficiency 99 5.1 Energy efficiency 100 5.4 Fuel Cell Temperature 101 5.5 Fuel Cell Pressure 102 Chapter Summary 104 Problems 104 Bibliography 105 Chapter 6. Fuel Cell Electrochemistry 107 6.2 Voltage Losses 112 Contents vii 6.3 Internal Currents and Crossover Currents 116 6.4 Improving Kinetic Performance 117 Chapter Summary 118 Problems 118 Bibliography 119 Chapter 7. Fuel Cell Charge Transport 121 7.1 Voltage Loss Due to Charge Transport 121 7.2 Microscopic Conductivity in Metals 126 7.3 Ionic Conductivity in Aqueous Electrolytes 126 7.4 Ionic Conductivity of Polymer Electrolytes 127 7.5 Ionic Conduction in Ceramic Electrolytes 130 Chapter Summary 131 www.com Problems 132 Bibliography 132 Chapter 8. Fuel Cell Mass Transport 133 8.1 Convective Mass Transport from Flow Channels to Electrode 134 8.2 Diffusive Mass Transport in Fuel Cell Electrodes 135 8.3 Convective Mass Transport in Flow Structures 139 8.1 Mass transport in flow channels 139 8.2 Pressure drop in flow channels 144 Chapter Summary 149 Problems 149 Bibliography 150 Chapter 9.1 Fuel Cell Energy Balance 152 9.1 General energy balance procedure 152 9.2 Energy balance of fuel cell stack 154 9.3 General energy balance for fuel cell 154 9.4 Energy balance for fuel cell components and gases 155 9.2 Heat Generation and Flux in Fuel Cell Layers 158 9.4 Heat Dissipation Through Natural Convection and Radiation 159 9.5 Fuel Cell Heat Management 160 9.1 Heat exchanger model 162 9.3 Edge cooling 166 Chapter Summary 167 Problems 168 Bibliography 168 Chapter 10. Fuel Cell Modeling 171 10.1 Conservation of Mass 175 10.2 Conservation of Momentum 175 viii Contents 10.3 Conservation of Energy 176 10.4 Conservation of Species 177 10.5 Conservation of Charge 178 10.3 Ion/electron transport 183 10.4 Heat transport in the electrodes 184 10.7 The Electrolyte 185 Chapter Summary 186 Problems 187 Bibliography 187 Chapter 11. Fuel Cell Materials 189 www.1 PEMFCs and DMFCs 192 11.2 Fuel Cell Electrode Layers 199 11.1 PEMFC, DMFC, and PAFC catalysts 201 11.2 PEMFC, DMFC, and PAFC gas diffusion layers 205 11.3 Low-Temperature Fuel Cell Processing Techniques 210 11.4 SOFC manufacturing method 212 11.5 Method for Building a Fuel Cell 213 11.1 Preparing the polymer electrolyte membrane 213 11.2 Catalyst/electrode layer material 214 11.3 Hot-pressing the MEA 215 Chapter Summary 217 Problems 217 Bibliography 218 Chapter 12. Fuel Cell Stack Components and Materials 221 12.1 Bipolar plate materials for low and medium temperature fuel cells 223 12.2 Coated metallic plates 224 12.2 Flow-Field Design 227 12.3 Materials for SOFCs 232 12.4 Materials for MCFCs 233 12.5 PAFC Materials and Design 234 12.6 Channel Shape, Dimensions, and Spacing 235 12.7 Bipolar Plate Manufacturing 235 12.1 Nonporous graphite plate fabrication 235 12.2 Coated metallic plate fabrication 236 12.3 Composite plate fabrication 237 Contents ix 12.8 Gaskets and Spacers 237 12.1 PEMFCs/DMFCs/AFCs 238 12.10 Constructing the Fuel Cell Bipolar Plates, Gaskets, End Plates, and Current Collectors 241 12.1 Bipolar plate design 241 12.4 Current collectors 244 Chapter Summary 244 Problems 245 Bibliography 245 Chapter 13. Fuel Cell Stack Design 247 www.1 Fuel Cell Stack Sizing 249 13.2 Number of Cells 254 13.3 Stack Configuration 255 13.4 Distribution of Fuel and Oxidants to the Cells 260 13.7 Water Management for PEMFCs 265 13.1 Water management methods 266 13.8 Putting the fuel cell stack together 267 Chapter Summary 268 Problems 269 Bibliography 269 Chapter 14. Fuel Cell System Design 273 14.1 Humidification systems 276 14.2 Fans and Blowers 281 14.5 Fuel cell pumps 291 14.6 Power electronics for cellular phones 305 14.7 DC-DC converters for automotive applications 306 14.8 Multilevel converters for larger applications 307 14.3 Fuel Cell Hybrid Power Systems 308 14.4 System Efficiency 308 Chapter Summary 310 Problems 311 Bibliography 311 x Contents Chapter 15. Fuel Types, Delivery, and Processing 313 15.3 Carbon nanofibers 322 15.2 Other Common Fuel Types 324 15.8 Gasoline and other petroleum- based fuels 333 www.5 Direct hydrocarbon oxidation 341 15.4 Bioproduction of Hydrogen 344 15.1 Electrolyzer efficiency 347 15.2 High pressure in electrolyzers 347 Chapter Summary 348 Problems 349 Bibliography 349 Chapter 16. Fuel Cell Operating Conditions 353 16.3 Flow Rates of Reactants 357 16.4 Humidity of Reactants 361 16.5 Fuel Cell Mass Balance 363 Chapter Summary 370 Problems 370 Bibliography 371 Chapter 17. Fuel Cell Characterization 373 17.1 Fuel Cell Testing Setup 373 17.2 Verification of the Assembly 376 17.3 Fuel Cell Conditioning 376 17.4 Baseline Test Conditions and Operating Parameters 377 17.2 Pressure 378 Contents xi 17.6 Fuel Cell Resistance 380 17.2 The AC resistance method 382 17.3 The high-frequency resistance (HFR) method 382 17.4 Electrochemical (EIS) impedance spectroscopy 383 17.7 Current Density Mapping 388 17.9 Characterization of Fuel Cell Layers 388 17.1 Porosity determination 389 www.2 BET surface area determination 389 17.3 Transmission electron microscopy (TEM) 390 17.4 Scanning electron microscopy (SEM) 390 17.6 Energy dispersive spectroscopy (EDS) 390 17.8 Inductively coupled plasma mass spectroscopy (ICP-MS) 391 Chapter Summary 391 Problems 392 Bibliography 392 Appendix A. Useful Constants and Conversions 395 Appendix B. Thermodynamic Properties of Selected Substances 397 Appendix C. Molecular Weight, Gas Constant and Specific Heat for Selected Substances 399 Appendix D. Gas Specific Heats at Various Temperatures 401 Appendix E. Specific Heat for Saturated Liquid Water at Various Temperatures 403 Appendix F. Thermodynamic Data for Selected Fuel Cell Reactants at Various Temperatures 405 Appendix G. Binary Diffusion Coefficients for Selected Fuel Cell Substances 413 Appendix H. Product Design Specifications 415 Appendix I. Fuel Cell Design Requirements and Parameters 417 Index 423 Chapter 1 An Introduction to Fuel Cells www.com The current movement towards environmentally friendlier and more efficient power production has caused an increased interest in alterna- tive fuels and power sources. Fuel cells are one of the older energy con- version technologies, but only within the last decade have they been extensively studied for commercial use. The reliance upon the combus- tion of fossil fuels has resulted in severe air pollution, and extensive mining of the world’s oil resources. In addition to being hazardous to the health of many species (including our own), the pollution is indirectly causing the atmosphere of the world to change (global warming). This global warming trend will become worse due to an increase in the com- bustion of fossil fuels for electricity because of the large increase in world population. In addition to health and environmental concerns, the world’s fossil fuel reserves are decreasing rapidly. The world needs a power source that has low pollutant emissions, is energy efficient, and has an unlimited supply of fuel for a growing world population. Fuel cells have been identified as one of the most promising technologies to accom- plish these goals. Many other alternative energy technologies have been researched and developed. These include solar, wind, hydroelectric power, bioenergy, geothermal energy, and many others. Each of these alternative energy sources have their advantages and disadvantages, and are in varying stages of development. In addition, most of these energy technologies cannot be used for transportation or portable electronics. Other portable power technologies, such as batteries and supercapacitors also are not suitable for transportation technologies, military applications, and the long-term needs of future electronics. 1 2 Chapter One The ideal option for a wide variety of applications is using a hydro- gen fuel cell combined with solar or hydroelectric power. Compared to other fuels, hydrogen does not produce any carbon monoxide or other pollutants. When it is fed into a fuel cell, the only by-products are oxygen and heat. The oxygen is recombined with hydrogen to form water when power is needed. Fuel cells can utilize a variety of fuels to generate power—from hydro- gen, methanol, and fossil fuels to biomass-derived materials. Using fossil fuels to generate hydrogen is regarded as an intermediate method of producing hydrogen, methane, methanol, or ethanol for utilization in a fuel cell before the hydrogen infrastructure has been set up. Fuels can also be derived from many sources of biomass, including methane from municipal wastes, sewage sludge, forestry residues, landfill sites, and www.com agricultural and animal waste. Fuel cells can also help provide electricity by working with large power plants to become more decentralized and increase efficiency. Most electricity produced by large fossil-fuel burning power plants are distributed through high voltage transmission wires over long dis- tances [1]. These power plants seem to be highly efficient because of their large size; however, a 7 to 8 percent electric energy loss in Europe, and a 10 percent energy loss in the United States occurs during long distance transmission [1].