Паліўны элементl - гэта свайго роду прылада пераўтварэння энергіі, якая можа пераўтвараць электрахімічную энергію паліва ў электрычную. Яго называюць паліўным элементам, таму што ён з'яўляецца электрахімічным прыладай для выпрацоўкі энергіі разам з батарэяй. Паліўны элемент, які выкарыстоўвае ў якасці паліва вадарод, - гэта вадародны паліўны элемент. Вадародны паліўны элемент можна разумець як рэакцыю электролізу вады ў вадарод і кісларод. Працэс рэакцыі вадародных паліўных элементаў чысты і эфектыўны. Вадародны паліўны элемент не абмяжоўваецца 42% цеплавой эфектыўнасцю цыкла Карно, які выкарыстоўваецца ў традыцыйных аўтамабільных рухавіках, і эфектыўнасць можа дасягаць больш за 60%.
У адрозненне ад ракет, вадародныя паліўныя элементы генеруюць кінетычную энергію праз бурную рэакцыю згарання вадароду і кіслароду і вызваляюць свабодную энергію Гібса ў вадародзе праз каталітычныя прылады. Свабодная энергія Гібса - гэта электрахімічная энергія, якая ўключае энтрапію і іншыя тэорыі. Прынцып працы вадароднага паліўнага элемента заключаецца ў тым, што вадарод раскладаецца на іёны вадароду (напрыклад, пратоны) і электроны праз каталізатар (плаціна) у станоўчым электродзе элемента. Іёны вадароду праходзяць праз пратонаабменную мембрану да адмоўнага электрода, а кісларод рэагуе, ператвараючыся ў ваду і цяпло, і адпаведныя электроны цякуць ад станоўчага электрода да адмоўнага электрода праз знешні ланцуг для выпрацоўкі электрычнай энергіі.
У стстэк паліўных элементаў, ажыццяўляецца рэакцыя вадароду і кіслароду, пры гэтым адбываецца перанос зарада, у выніку чаго ўзнікае ток. У той жа час вадарод рэагуе з кіслародам, утвараючы ваду.
Як пул хімічных рэакцый, ключавым тэхналагічным ядром стэка паліўных элементаў з'яўляецца "пратонаабменная мембрана". Два бакі плёнкі знаходзяцца побач са пластом каталізатара, каб раскласці вадарод на зараджаныя іёны. Паколькі малекула вадароду малая, электроны, якія нясуць вадарод, могуць дрэйфаваць да супрацьлеглага праз малюсенькія адтуліны плёнкі. Аднак у працэсе пераносу вадароду электронаў, якія праходзяць праз адтуліны ў плёнцы, электроны пазбаўляюцца ад малекул, пакідаючы толькі станоўча зараджаныя пратоны вадароду, каб дасягнуць іншага канца праз плёнку.
Пратоны вадародупрыцягваюцца да электрода з іншага боку плёнкі і злучаюцца з малекуламі кіслароду. Пласціны электродаў па абодва бакі плёнкі расшчапляюць вадарод на станоўчыя іёны вадароду і электроны, а кісларод - на атамы кіслароду, каб захапіць электроны і ператварыць іх у іёны кіслароду (адмоўнае электрычнасць). Электроны ўтвараюць ток паміж электроднымі пласцінамі, а два іёны вадароду і адзін іён кіслароду злучаюцца, утвараючы ваду, якая становіцца адзіным «адходам» у працэсе рэакцыі. Па сутнасці, увесь працэс працы - гэта працэс вытворчасці электраэнергіі. Па ходзе рэакцыі акіслення электроны бесперапынна пераносяцца, утвараючы ток, неабходны для кіравання аўтамабілем.
Час публікацыі: 12 лютага 2022 г