Принцип на работа и предимства на стека с водородни горивни клетки

Горивна клеткаl е вид устройство за преобразуване на енергия, което може да преобразува електрохимичната енергия на горивото в електрическа енергия. Нарича се горивна клетка, защото е електрохимично устройство за генериране на енергия заедно с батерията. Горивна клетка, която използва водород като гориво, е водородна горивна клетка. Водородната горивна клетка може да се разбира като реакция на електролиза на вода във водород и кислород. Реакционният процес на водородната горивна клетка е чист и ефективен. Водородната горивна клетка не е ограничена от 42% топлинна ефективност на цикъла на Карно, използван в традиционните автомобилни двигатели, а ефективността може да достигне повече от 60%.

За разлика от ракетите, водородните горивни клетки генерират кинетична енергия чрез бурна реакция на изгаряне на водород и кислород и освобождават свободната енергия на Гибс във водорода чрез каталитични устройства. Свободната енергия на Гибс е електрохимична енергия, включваща ентропия и други теории. Принципът на работа на водородната горивна клетка е, че водородът се разлага на водородни йони (т.е. протони) и електрони чрез катализатора (платина) в положителния електрод на клетката. Водородните йони преминават през протонообменната мембрана към отрицателния електрод и кислородът реагира, превръщайки се във вода и топлина, а съответните електрони преминават от положителния електрод към отрицателния електрод през външната верига, за да генерират електрическа енергия.

Встек с горивни клетки, протича реакция на водород и кислород и в процеса има пренос на заряд, което води до ток. В същото време водородът реагира с кислорода, за да се получи вода.
Като химически реакционен басейн, ключовото технологично ядро ​​на купчината горивни клетки е „мембрана за обмен на протони“. Двете страни на филма са близо до слоя катализатор, за да разложат водорода в заредени йони. Тъй като молекулата на водорода е малка, електроните, носещи водород, могат да се отклонят към противоположната през малките дупки на филма. Въпреки това, в процеса на електроните, пренасящи водорода, преминаващи през дупките на филма, електроните се отделят от молекулите, оставяйки само положително заредените водородни протони да достигнат до другия край през филма.
Водородни протонисе привличат към електрода от другата страна на филма и се комбинират с молекулите на кислорода. Електродните плочи от двете страни на филма разделят водорода на положителни водородни йони и електрони и разделят кислорода на кислородни атоми, за да уловят електрони и да ги превърнат в кислородни йони (отрицателно електричество). Електроните образуват ток между електродните пластини и два водородни йона и един кислороден йон се комбинират, за да образуват вода, която се превръща в единствения „отпадък“ в реакционния процес. По същество целият оперативен процес е процес на генериране на електроенергия. С напредването на окислителната реакция електроните се прехвърлят непрекъснато, за да образуват тока, необходим за задвижване на автомобила.