Brennstoffzellel ist eine Art Energieumwandlungsgerät, das die elektrochemische Energie von Kraftstoff in elektrische Energie umwandeln kann. Sie wird Brennstoffzelle genannt, weil sie zusammen mit der Batterie ein elektrochemisches Stromerzeugungsgerät ist. Eine Brennstoffzelle, die Wasserstoff als Brennstoff nutzt, ist eine Wasserstoff-Brennstoffzelle. Unter einer Wasserstoff-Brennstoffzelle versteht man die Reaktion der Wasserelektrolyse zu Wasserstoff und Sauerstoff. Der Reaktionsprozess der Wasserstoff-Brennstoffzelle ist sauber und effizient. Wasserstoff-Brennstoffzellen sind nicht durch den thermischen Wirkungsgrad von 42 % des Carnot-Zyklus begrenzt, der in herkömmlichen Automobilmotoren verwendet wird, und der Wirkungsgrad kann mehr als 60 % erreichen.
Im Gegensatz zu Raketen erzeugen Wasserstoff-Brennstoffzellen kinetische Energie durch die heftige Reaktion der Wasserstoff- und Sauerstoffverbrennung und setzen die freie Gibbs-Energie im Wasserstoff durch katalytische Vorrichtungen frei. Die freie Gibbs-Energie ist eine elektrochemische Energie, die Entropie und andere Theorien beinhaltet. Das Funktionsprinzip einer Wasserstoff-Brennstoffzelle besteht darin, dass Wasserstoff durch den Katalysator (Platin) in der positiven Elektrode der Zelle in Wasserstoffionen (dh Protonen) und Elektronen zerlegt wird. Wasserstoffionen gelangen durch die Protonenaustauschmembran zur negativen Elektrode und Sauerstoff reagiert zu Wasser und Wärme, und die entsprechenden Elektronen fließen von der positiven Elektrode zur negativen Elektrode durch den externen Stromkreis, um elektrische Energie zu erzeugen.
ImBrennstoffzellenstapel, kommt es zur Reaktion von Wasserstoff und Sauerstoff, dabei kommt es zu einer Ladungsübertragung, wodurch Strom entsteht. Gleichzeitig reagiert Wasserstoff mit Sauerstoff zu Wasser.
Als chemischer Reaktionspool ist der Schlüsseltechnologiekern des Brennstoffzellenstapels die „Protonenaustauschmembran“. Die beiden Seiten der Folie befinden sich in der Nähe der Katalysatorschicht, um den Wasserstoff in geladene Ionen zu zerlegen. Da das Wasserstoffmolekül klein ist, können die wasserstofftragenden Elektronen durch die winzigen Löcher des Films in die entgegengesetzte Richtung wandern. Beim Durchgang des wasserstofftragenden Elektronen durch die Löcher des Films werden die Elektronen jedoch den Molekülen entzogen, so dass nur die positiv geladenen Wasserstoffprotonen das andere Ende durch den Film erreichen.
Wasserstoffprotonenwerden von der Elektrode auf der anderen Seite der Folie angezogen und verbinden sich mit Sauerstoffmolekülen. Die Elektrodenplatten auf beiden Seiten des Films spalten Wasserstoff in positive Wasserstoffionen und Elektronen und Sauerstoff in Sauerstoffatome, um Elektronen einzufangen und in Sauerstoffionen (negative Elektrizität) umzuwandeln. Elektronen bilden einen Strom zwischen den Elektrodenplatten und zwei Wasserstoffionen und ein Sauerstoffion verbinden sich zu Wasser, das im Reaktionsprozess zum einzigen „Abfall“ wird. Im Wesentlichen ist der gesamte Betriebsprozess der Stromerzeugungsprozess. Mit fortschreitender Oxidationsreaktion werden kontinuierlich Elektronen übertragen, um den zum Antrieb des Autos erforderlichen Strom zu erzeugen.
Zeitpunkt der Veröffentlichung: 12. Februar 2022