Principio de funcionamiento y ventajas de la pila de combustible de hidrógeno.

Celda de combustibleEs un tipo de dispositivo de conversión de energía que puede convertir la energía electroquímica del combustible en energía eléctrica. Se llama pila de combustible porque es un dispositivo electroquímico de generación de energía junto con la batería. Una pila de combustible que utiliza hidrógeno como combustible es una pila de combustible de hidrógeno. La pila de combustible de hidrógeno puede entenderse como la reacción de la electrólisis del agua en hidrógeno y oxígeno. El proceso de reacción de la pila de combustible de hidrógeno es limpio y eficiente. La pila de combustible de hidrógeno no está limitada por la eficiencia térmica del 42% del ciclo de Carnot utilizado en los motores de automóviles tradicionales, y la eficiencia puede alcanzar más del 60%.

A diferencia de los cohetes, las pilas de combustible de hidrógeno generan energía cinética mediante la reacción violenta de la combustión de hidrógeno y oxígeno, y liberan la energía libre de Gibbs en hidrógeno a través de dispositivos catalíticos. La energía libre de Gibbs es una energía electroquímica que involucra entropía y otras teorías. El principio de funcionamiento de la pila de combustible de hidrógeno es que el hidrógeno se descompone en iones de hidrógeno (es decir, protones) y electrones a través del catalizador (platino) en el electrodo positivo de la pila. Los iones de hidrógeno pasan a través de la membrana de intercambio de protones hasta el electrodo negativo y el oxígeno reacciona para convertirse en agua y calor, y los electrones correspondientes fluyen desde el electrodo positivo al electrodo negativo a través del circuito externo para generar energía eléctrica.

En elpila de pila de combustible, se lleva a cabo la reacción del hidrógeno y el oxígeno y en el proceso se produce una transferencia de carga, lo que da como resultado una corriente. Al mismo tiempo, el hidrógeno reacciona con el oxígeno para producir agua.
Como grupo de reacción química, el núcleo tecnológico clave de la pila de combustible es la "membrana de intercambio de protones". Los dos lados de la película están cerca de la capa de catalizador para descomponer el hidrógeno en iones cargados. Debido a que la molécula de hidrógeno es pequeña, los electrones que transportan hidrógeno pueden desplazarse hacia el lado opuesto a través de los pequeños agujeros de la película. Sin embargo, en el proceso en el que el hidrógeno transporta electrones a través de los orificios de la película, los electrones son arrancados de las moléculas, dejando solo los protones de hidrógeno cargados positivamente para llegar al otro extremo a través de la película.
protones de hidrógenoson atraídos por el electrodo del otro lado de la película y se combinan con las moléculas de oxígeno. Las placas de electrodos a ambos lados de la película dividen el hidrógeno en iones de hidrógeno positivos y electrones, y dividen el oxígeno en átomos de oxígeno para capturar electrones y convertirlos en iones de oxígeno (electricidad negativa). Los electrones forman una corriente entre las placas de los electrodos y dos iones de hidrógeno y un ión de oxígeno se combinan para formar agua, que se convierte en el único "desperdicio" en el proceso de reacción. En esencia, todo el proceso operativo es el proceso de generación de energía. Con el progreso de la reacción de oxidación, los electrones se transfieren continuamente para formar la corriente necesaria para impulsar el automóvil.