Konsentrert fosforsyre i en silisiumkarbid - (SiC) teflon matriks anvendes som elektrolytt i denne brenselcelletypen. På grunn av det aggressive mediet ble fortynnet syre brukt inntil for noen år siden. Nyutviklede korrosjonsbestandige materialer har nå gjort det mulig å arbeide med konsentrert syre, noe som øker ledningsevnen i elektrolytten betraktelig. Elektrodene er basert på samme material som i PEMFC, edelmetaller og karbon, og også her er behovet for katalysator større på katoden enn anoden. Ved drift med reformert hydrogen består anodekatalysatoren oftest av både platina og ruthenium. Med Ru som en sekundær katalysator blir karbonmonoksid i føden lettere omdannet til karbondioksid. Siden hydrogen (eller reformerte hydrokarboner) og luft stort sett brukes som brensel og oksidant, blir de elektrokjemiske reaksjonene de samme som i PEMFC:

Anodisk oksidasjon av hydrogen:

H₂ 2H⁺ + 2e^-

Katodisk reduksjon av oksygen:  

½O₂ + 2H⁺ + 2e^- H₂O

Fullstendig PAFC reaksjonsligning:  

H₂ + ½O₂ H₂O 

PAFC opererer ved ca 200°C, noe som betyr at den ikke er like sensibel til urenheter i føden (f. eks. CO) sammenlignet med PEMFC. Men, den kan ikke fødes direkte med fossile drivstoff og har også behov for en ekstern reformerenhet. CO må også fjernes i en vann-skift reaksjon til under 3-5 vol%, ellers vil den forgifte katalysatoren. På grunn av den høyere temperaturen er overskuddvarmen av høyere kvalitet enn i de andre lavtemperaturbrenselcellene. En kombinert varme og strøm generator er derfor mulig å realisere. De mange grunnleggende likhetene mellom PAFC og PEMFC medfører til at mange av komponentene er de samme.   

Fuji-Electric 100 kW.

UTC Fuel Cell Onsi PC25.

Toshiba-UTC PC25.

Fordi en flytende elektrolytt (fosforsyre) brukes er vannbalansen et enda viktigere tema enn i PEMFC. Ved høye temperaturer er det vanskelig å holde på vannet i cellene. Med konsentrert syre har dette problemet blitt redusert betraktelig, men det høye frysepunktet til fosforsyre, 40-50°C, fører til en lengre oppstartstid for PAFC enn for PEMFC. I tillegg er fosforsyre en dårlig ionisk leder ved lave temperaturer og CO forgiftningen av platinaelektrodene på anoden er alvorligere. Fordelene er den enkle konstruksjonen, termisk-, kjemisk- og elektrokjemisk stabilitet og en lavere volatilitet av elektrolytten (betyr i praksis at den ikke har problemer med CO₂ i føden). Sammenlignet med andre brenselcellesystemer har den en lavere effekttetthet og PAFC oppnår bare 37 til 42 % elektrisk virkningsgrad (basert på LHV av naturgass). Dette er på den nedre grensa av målet for virkningsgrad til brenselcelle kraftstasjoner.

Av alle brenselcelletypene er PAFC den som har kommet nærmest kommersialisering. De blir stort sett anvendt i mindre stasjonære kraftverk, men har også vært implementert i kjøretøyer som busser o.l.. Verden over er allerede mange systemer i MW-klassen i drift og forsyner elektrisitet, varme og varmt vann. Mest kjent er ONSI PC25 systemene fra UTC Fuel Cells med 200 kW elektrisk effekt og 220 kW varme. Over 200 systemer er installert og i drift. UTC Fuel Cell samarbeider med både Toshiba og Ansaldo om distribusjon og utvikling. En av de aller største brenselcellekraftverk som er installert til nå er et 11 MW PAFC system i Japan. 

Copyright © 2004-2005 Fuel Cell Norway ANS