Principiu di travagliu è vantaghji di stack di pila di combustibile à l'idrogenu

Fuel cell hè un tipu di dispusitivu di cunversione energia, chì pò cunvertisce l'energia electrochemical di carburante in energia elettrica. Hè chjamatu pila di carburante perchè hè un dispositivu di generazione di energia elettrochimica cù a batteria. Una pila di carburante chì usa l'idrogenu cum'è carburante hè una pila di carburante di l'idrogenu. A pila di carburante di l'idrogenu pò esse cumpresu cum'è a reazione di l'elettrolisi di l'acqua in l'idrogenu è l'ossigenu. U prucessu di reazione di a pila di carburante di l'idrogenu hè pulitu è ​​efficiente. A pila di carburante à l'idrogenu ùn hè micca limitatu da l'efficienza termica di 42% di u ciclu Carnot utilizatu in u mutore di l'automobile tradiziunale, è l'efficienza pò ghjunghje à più di 60%.

A cuntrariu di i coheti, e celle di carburante di l'idrogenu generanu energia cinetica per via di a reazione violenta di a combustione di l'idrogenu è di l'ossigenu, è liberanu l'energia libera di Gibbs in l'idrogenu per mezu di i dispositi catalitici. L'energia libera di Gibbs hè una energia elettrochimica chì implica l'entropia è altre teorie. U principiu di funziunamentu di a pila di carburante di l'idrogenu hè chì l'idrogenu hè scompostu in ioni di l'idrogenu (ie protoni) è elettroni à traversu u catalizzatore (Platinum) in l'elettrodu pusitivu di a cellula. I ioni di l'idrogenu passanu per a membrana di scambiu di protoni à l'elettrodu negativu è l'ossigenu reagiscenu per diventà acqua è calore, è l'elettroni currispundenti scorri da l'elettrodu pusitivu à l'elettrodu negativu attraversu u circuitu esternu per generà energia elettrica.

In upila di pile à combustibile, a reazzione di l'idrogenu è l'ossigenu hè realizatu, è ci hè un trasferimentu di carica in u prucessu, risultatu in corrente. À u listessu tempu, l'idrogenu reagisce cù l'ossigenu per pruduce l'acqua.
Cum'è una piscina di reazzione chimica, u core tecnulugicu chjave di a pila di pila di carburante hè a "membrana di scambiu di protoni". I dui lati di a film sò vicinu à a capa di catalizzatore per scumpressà l'idrogenu in ioni caricati. Perchè a molècula di l'idrogenu hè chjuca, l'idrogenu chì porta l'elettroni pò andà in u cuntrariu attraversu i picculi buchi di a film. In ogni casu, in u prucessu di l'idrogenu chì porta l'elettroni chì passanu per i buchi di a film, l'elettroni sò strappati da e molécule, lascendu solu i protoni di l'idrogenu pusitivu per ghjunghje à l'altru finale attraversu a film.
Protoni di l'idrogenusò attratti da l'elettrodu di l'altra parte di a film è si combinanu cù molécule d'ossigenu. I platti di l'elettrodi in i dui lati di a film dividenu l'idrogenu in ioni d'idrogenu pusitivu è elettroni, è sparte l'ossigenu in atomi d'ossigenu per catturà l'elettroni è li trasformanu in ioni d'ossigenu (electricità negativa). L'elettroni formanu un currente trà i platti di l'elettrodi, è dui ioni di l'idrogenu è un ioni d'ossigenu si combinanu per furmà l'acqua, chì diventa l'unicu "riduzzione" in u prucessu di reazzione. In essenza, tuttu u prucessu di operazione hè u prucessu di generazione di energia. Cù u prugressu di a reazione d'ossidazione, l'elettroni sò continuamente trasferiti per furmà u currente necessariu per guidà a vittura.