Princip rada i prednosti vodonične gorive ćelije

Fuel cell je vrsta uređaja za pretvaranje energije, koji može pretvoriti elektrohemijsku energiju goriva u električnu energiju. Zove se gorivna ćelija jer je uređaj za proizvodnju elektrohemijske energije zajedno sa baterijom. Gorivna ćelija koja koristi vodonik kao gorivo je vodonična gorivna ćelija. Vodikova gorivna ćelija može se shvatiti kao reakcija elektrolize vode u vodik i kisik. Proces reakcije vodonične gorive ćelije je čist i efikasan. Vodikova gorivna ćelija nije ograničena termalnom efikasnošću od 42% Carnotovog ciklusa koji se koristi u tradicionalnim automobilskim motorima, a efikasnost može doseći i više od 60%.

Za razliku od raketa, vodonične gorivne ćelije generiraju kinetičku energiju kroz burnu reakciju sagorijevanja vodika i kisika i oslobađaju Gibbsovu slobodnu energiju u vodiku kroz katalitičke uređaje. Gibbsova slobodna energija je elektrohemijska energija koja uključuje entropiju i druge teorije. Princip rada vodonične gorivne ćelije je da se vodonik razlaže na vodikove ione (tj. protone) i elektrone kroz katalizator (platinu) u pozitivnoj elektrodi ćelije. Ioni vodika prolaze kroz membranu za izmjenu protona do negativne elektrode i kisik reagiraju da postanu voda i toplina, a odgovarajući elektroni teku od pozitivne elektrode do negativne elektrode kroz vanjski krug kako bi generirali električnu energiju.

Ugorivih ćelija, odvija se reakcija vodonika i kisika, a u procesu dolazi do prijenosa naboja, što rezultira strujom. U isto vrijeme, vodik reagira s kisikom i proizvodi vodu.
Kao hemijski reakcioni bazen, ključna tehnološka srž gorivih ćelija je „membrana za izmjenu protona“. Dvije strane filma su blizu sloja katalizatora kako bi se vodonik razgradio u nabijene ione. Budući da je molekula vodika mala, elektroni koji nose vodonik mogu odlijetati u suprotnom smjeru kroz male rupice filma. Međutim, u procesu prolaska elektrona koji nose vodonik kroz rupe filma, elektroni se uklanjaju iz molekula, ostavljajući samo pozitivno nabijene protone vodika da dođu do drugog kraja kroz film.
Vodikovi protoniprivlače se na elektrodu na drugoj strani filma i spajaju se s molekulima kisika. Ploče elektroda na obje strane filma cijepaju vodik na pozitivne vodikove ione i elektrone, i cijepaju kisik na atome kisika kako bi uhvatili elektrone i pretvorili ih u ione kisika (negativni elektricitet). Elektroni formiraju struju između ploča elektroda, a dva jona vodika i jedan jon kiseonika se kombinuju i formiraju vodu, koja postaje jedini "otpad" u procesu reakcije. U suštini, cijeli proces rada je proces proizvodnje električne energije. S napretkom reakcije oksidacije, elektroni se kontinuirano prenose kako bi formirali struju koja je potrebna za pogon automobila.