Princip činnosti a výhody sady vodíkových palivových článků

Palivo cell je druh zařízení pro přeměnu energie, který dokáže přeměnit elektrochemickou energii paliva na elektrickou energii. Nazývá se palivový článek, protože jde o elektrochemické zařízení na výrobu energie společně s baterií. Palivový článek, který využívá vodík jako palivo, je vodíkový palivový článek. Vodíkový palivový článek lze chápat jako reakci elektrolýzy vody na vodík a kyslík. Reakční proces vodíkového palivového článku je čistý a účinný. Vodíkový palivový článek není omezen 42% tepelnou účinností Carnotova cyklu používaného v tradičních automobilových motorech a účinnost může dosáhnout více než 60%.

Na rozdíl od raket vodíkové palivové články generují kinetickou energii prostřednictvím prudké reakce spalování vodíku a kyslíku a uvolňují Gibbsovu volnou energii ve vodíku prostřednictvím katalytických zařízení. Gibbsova volná energie je elektrochemická energie zahrnující entropii a další teorie. Princip činnosti vodíkového palivového článku spočívá v tom, že vodík se rozkládá na vodíkové ionty (tj. protony) a elektrony prostřednictvím katalyzátoru (platiny) v kladné elektrodě článku. Vodíkové ionty procházejí membránou pro výměnu protonů k záporné elektrodě a kyslík reaguje tak, že se stává vodou a teplem, a odpovídající elektrony proudí z kladné elektrody na zápornou elektrodu vnějším obvodem a vytvářejí elektrickou energii.

Vzásobník palivových článkůprobíhá reakce vodíku a kyslíku a v procesu dochází k přenosu náboje, jehož výsledkem je proud. Zároveň vodík reaguje s kyslíkem za vzniku vody.
Jako zásobárna chemických reakcí je klíčovým technologickým jádrem sady palivových článků „protonová výměnná membrána“. Dvě strany filmu jsou blízko vrstvy katalyzátoru, aby se vodík rozložil na nabité ionty. Vzhledem k tomu, že molekula vodíku je malá, elektrony nesoucí vodík se mohou přes drobné otvory ve filmu unášet na opačný. Avšak v procesu, kdy elektrony přenášející vodík procházejí otvory ve filmu, jsou elektrony z molekul odstraněny, takže na druhý konec filmu se dostanou pouze kladně nabité protony vodíku.
Protony vodíkujsou přitahovány k elektrodě na druhé straně filmu a spojují se s molekulami kyslíku. Elektrodové desky na obou stranách filmu štěpí vodík na kladné vodíkové ionty a elektrony a štěpí kyslík na atomy kyslíku, aby zachytily elektrony a přeměnily je na kyslíkové ionty (záporná elektřina). Elektrony vytvářejí proud mezi elektrodovými deskami a dva vodíkové ionty a jeden kyslíkový iont se spojí za vzniku vody, která se stává jediným „odpadem“ v reakčním procesu. V podstatě je celý provozní proces procesem výroby energie. S postupem oxidační reakce jsou elektrony nepřetržitě přenášeny, aby vytvořily proud potřebný k pohonu automobilu.