Werksbeginsel en voordele van waterstofbrandstofselstapel

Brandstofsell is 'n soort energie-omskakelingstoestel wat die elektrochemiese energie van brandstof in elektriese energie kan omskakel. Dit word brandstofsel genoem omdat dit 'n elektrochemiese kragopwekkingstoestel saam met die battery is. 'n Brandstofsel wat waterstof as brandstof gebruik, is 'n waterstofbrandstofsel. Waterstofbrandstofsel kan verstaan ​​word as die reaksie van waterelektrolise in waterstof en suurstof. Die reaksieproses van waterstofbrandstofsel is skoon en doeltreffend. Waterstofbrandstofsel word nie beperk deur die 42% termiese doeltreffendheid van Carnot-siklus wat in tradisionele motorenjins gebruik word nie, en die doeltreffendheid kan meer as 60% bereik.

Anders as vuurpyle genereer waterstofbrandstofselle kinetiese energie deur die gewelddadige reaksie van waterstof- en suurstofverbranding, en stel die Gibbs vrye energie in waterstof vry deur katalitiese toestelle. Gibbs vrye energie is 'n elektrochemiese energie wat entropie en ander teorieë behels. Die werkingsbeginsel van waterstofbrandstofsel is dat waterstof deur die katalisator (Platinum) in die positiewe elektrode van die sel in waterstofione (dws protone) en elektrone ontbind word. Waterstofione gaan deur die protonuitruilmembraan na die negatiewe elektrode en suurstof reageer om water en hitte te word, en die ooreenstemmende elektrone vloei van die positiewe elektrode na die negatiewe elektrode deur die eksterne stroombaan om elektriese energie op te wek.

In diebrandstofsel stapel, word die reaksie van waterstof en suurstof uitgevoer, en daar is ladingoordrag in die proses, wat lei tot stroom. Terselfdertyd reageer waterstof met suurstof om water te produseer.
As 'n chemiese reaksiepoel is die sleuteltegnologiekern van brandstofselstapel "protonuitruilmembraan". Die twee kante van die film is naby die katalisatorlaag om die waterstof in gelaaide ione te ontbind. Omdat die waterstofmolekule klein is, kan die waterstofdraende elektrone na die teenoorgestelde dryf deur die klein gaatjies van die film. In die proses van die waterstofdraende elektrone wat deur die gate van die film gaan, word die elektrone egter van die molekules gestroop, wat net die positief gelaaide waterstofprotone laat om die ander kant deur die film te bereik.
Waterstofprotoneword na die elektrode aan die ander kant van die film aangetrek en kombineer met suurstofmolekules. Die elektrodeplate aan beide kante van die film verdeel waterstof in positiewe waterstofione en elektrone, en verdeel suurstof in suurstofatome om elektrone op te vang en in suurstofione te verander (negatiewe elektrisiteit). Elektrone vorm 'n stroom tussen die elektrodeplate, en twee waterstofione en een suurstofioon kombineer om water te vorm, wat die enigste "afval" in die reaksieproses word. In wese is die hele operasieproses die kragopwekkingsproses. Met die vordering van die oksidasiereaksie word elektrone voortdurend oorgedra om die stroom te vorm wat nodig is om die motor te bestuur.