Κυψέλη καυσίμουΤο l είναι ένα είδος συσκευής μετατροπής ενέργειας, που μπορεί να μετατρέψει την ηλεκτροχημική ενέργεια του καυσίμου σε ηλεκτρική ενέργεια. Ονομάζεται κυψέλη καυσίμου επειδή είναι μια ηλεκτροχημική συσκευή παραγωγής ενέργειας μαζί με την μπαταρία. Μια κυψέλη καυσίμου που χρησιμοποιεί υδρογόνο ως καύσιμο είναι μια κυψέλη καυσίμου υδρογόνου. Η κυψέλη καυσίμου υδρογόνου μπορεί να γίνει κατανοητή ως η αντίδραση της ηλεκτρόλυσης του νερού σε υδρογόνο και οξυγόνο. Η διαδικασία αντίδρασης της κυψέλης καυσίμου υδρογόνου είναι καθαρή και αποτελεσματική. Η κυψέλη καυσίμου υδρογόνου δεν περιορίζεται από τη θερμική απόδοση 42% του κύκλου Carnot που χρησιμοποιείται στον παραδοσιακό κινητήρα αυτοκινήτων και η απόδοση μπορεί να φτάσει περισσότερο από 60%.
Σε αντίθεση με τους πυραύλους, οι κυψέλες καυσίμου υδρογόνου παράγουν κινητική ενέργεια μέσω της βίαιης αντίδρασης καύσης υδρογόνου και οξυγόνου και απελευθερώνουν την ελεύθερη ενέργεια Gibbs στο υδρογόνο μέσω καταλυτικών συσκευών. Η ελεύθερη ενέργεια Gibbs είναι μια ηλεκτροχημική ενέργεια που περιλαμβάνει εντροπία και άλλες θεωρίες. Η αρχή λειτουργίας της κυψέλης καυσίμου υδρογόνου είναι ότι το υδρογόνο αποσυντίθεται σε ιόντα υδρογόνου (π.χ. πρωτόνια) και ηλεκτρόνια μέσω του καταλύτη (Πλατίνα) στο θετικό ηλεκτρόδιο του στοιχείου. Τα ιόντα υδρογόνου περνούν μέσω της μεμβράνης ανταλλαγής πρωτονίων στο αρνητικό ηλεκτρόδιο και το οξυγόνο αντιδρά για να γίνει νερό και θερμότητα και τα αντίστοιχα ηλεκτρόνια ρέουν από το θετικό ηλεκτρόδιο στο αρνητικό ηλεκτρόδιο μέσω του εξωτερικού κυκλώματος για να παράγουν ηλεκτρική ενέργεια.
Στοστοίβα κυψελών καυσίμου, διεξάγεται η αντίδραση υδρογόνου και οξυγόνου και υπάρχει μεταφορά φορτίου στη διαδικασία, με αποτέλεσμα ρεύμα. Ταυτόχρονα, το υδρογόνο αντιδρά με το οξυγόνο και παράγει νερό.
Ως δεξαμενή χημικών αντιδράσεων, ο βασικός τεχνολογικός πυρήνας της στοίβας κυψελών καυσίμου είναι η «μεμβράνη ανταλλαγής πρωτονίων». Οι δύο πλευρές του φιλμ είναι κοντά στο στρώμα του καταλύτη για να αποσυντεθεί το υδρογόνο σε φορτισμένα ιόντα. Επειδή το μόριο του υδρογόνου είναι μικρό, τα ηλεκτρόνια που μεταφέρουν υδρογόνο μπορούν να παρασυρθούν προς το αντίθετο μέσω των μικροσκοπικών οπών του φιλμ. Ωστόσο, στη διαδικασία του υδρογόνου που μεταφέρει ηλεκτρόνια που διέρχονται από τις οπές του φιλμ, τα ηλεκτρόνια απογυμνώνονται από τα μόρια, αφήνοντας μόνο τα θετικά φορτισμένα πρωτόνια υδρογόνου να φτάσουν στο άλλο άκρο μέσω του φιλμ.
Πρωτόνια υδρογόνουέλκονται από το ηλεκτρόδιο στην άλλη πλευρά του φιλμ και συνδυάζονται με μόρια οξυγόνου. Οι πλάκες ηλεκτροδίων και στις δύο πλευρές της μεμβράνης χωρίζουν το υδρογόνο σε θετικά ιόντα υδρογόνου και ηλεκτρόνια και διασπούν το οξυγόνο σε άτομα οξυγόνου για να συλλάβουν ηλεκτρόνια και να τα μετατρέψουν σε ιόντα οξυγόνου (αρνητικός ηλεκτρισμός). Τα ηλεκτρόνια σχηματίζουν ένα ρεύμα μεταξύ των πλακών των ηλεκτροδίων και δύο ιόντα υδρογόνου και ένα ιόν οξυγόνου συνδυάζονται για να σχηματίσουν νερό, το οποίο γίνεται το μόνο «απόβλητο» στη διαδικασία αντίδρασης. Στην ουσία, η όλη διαδικασία λειτουργίας είναι η διαδικασία παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας. Με την πρόοδο της αντίδρασης οξείδωσης, τα ηλεκτρόνια μεταφέρονται συνεχώς για να σχηματίσουν το ρεύμα που απαιτείται για την οδήγηση του αυτοκινήτου.
Ώρα δημοσίευσης: Φεβ-12-2022