કાર્યકારી સિદ્ધાંત અને હાઇડ્રોજન ફ્યુઅલ સેલ સ્ટેકના ફાયદા

બળતણ સેલl એ એક પ્રકારનું ઉર્જા રૂપાંતરણ ઉપકરણ છે, જે બળતણની વિદ્યુત રાસાયણિક ઉર્જાને વિદ્યુત ઊર્જામાં રૂપાંતરિત કરી શકે છે. તેને ફ્યુઅલ સેલ કહેવામાં આવે છે કારણ કે તે બેટરી સાથે ઇલેક્ટ્રોકેમિકલ પાવર જનરેશન ડિવાઇસ છે. એક બળતણ કોષ કે જે હાઇડ્રોજનનો બળતણ તરીકે ઉપયોગ કરે છે તે હાઇડ્રોજન બળતણ કોષ છે. હાઇડ્રોજન ઇંધણ કોષને હાઇડ્રોજન અને ઓક્સિજનમાં પાણીના વિદ્યુત વિચ્છેદનની પ્રતિક્રિયા તરીકે સમજી શકાય છે. હાઇડ્રોજન ઇંધણ કોષની પ્રતિક્રિયા પ્રક્રિયા સ્વચ્છ અને કાર્યક્ષમ છે. પરંપરાગત ઓટોમોબાઈલ એન્જિનમાં વપરાતી કાર્નોટ ચક્રની 42% થર્મલ કાર્યક્ષમતા દ્વારા હાઈડ્રોજન ઈંધણ કોષ મર્યાદિત નથી, અને કાર્યક્ષમતા 60% થી વધુ સુધી પહોંચી શકે છે.

રોકેટથી વિપરીત, હાઇડ્રોજન ઇંધણ કોષો હાઇડ્રોજન અને ઓક્સિજન કમ્બશનની હિંસક પ્રતિક્રિયા દ્વારા ગતિ ઊર્જા ઉત્પન્ન કરે છે અને ઉત્પ્રેરક ઉપકરણો દ્વારા હાઇડ્રોજનમાં ગિબ્સ મુક્ત ઊર્જા મુક્ત કરે છે. ગિબ્સ મુક્ત ઊર્જા એ ઇલેક્ટ્રોકેમિકલ ઊર્જા છે જેમાં એન્ટ્રોપી અને અન્ય સિદ્ધાંતો સામેલ છે. હાઇડ્રોજન ઇંધણ કોષનો કાર્યકારી સિદ્ધાંત એ છે કે હાઇડ્રોજનનું વિઘટન હાઇડ્રોજન આયનો (એટલે ​​​​કે પ્રોટોન) અને ઇલેક્ટ્રોનમાં ઉત્પ્રેરક (પ્લેટિનમ) દ્વારા કોષના હકારાત્મક ઇલેક્ટ્રોડમાં થાય છે. હાઇડ્રોજન આયનો પ્રોટોન વિનિમય પટલમાંથી નકારાત્મક ઇલેક્ટ્રોડમાં પસાર થાય છે અને ઓક્સિજન પાણી અને ગરમી બનવા માટે પ્રતિક્રિયા આપે છે, અને અનુરૂપ ઇલેક્ટ્રોન ઇલેક્ટ્રિક ઊર્જા ઉત્પન્ન કરવા માટે બાહ્ય સર્કિટ દ્વારા હકારાત્મક ઇલેક્ટ્રોડમાંથી નકારાત્મક ઇલેક્ટ્રોડ તરફ વહે છે.

માંફ્યુઅલ સેલ સ્ટેક, હાઇડ્રોજન અને ઓક્સિજનની પ્રતિક્રિયા હાથ ધરવામાં આવે છે, અને પ્રક્રિયામાં ચાર્જ ટ્રાન્સફર થાય છે, જેના પરિણામે વર્તમાન થાય છે. તે જ સમયે, હાઇડ્રોજન પાણી ઉત્પન્ન કરવા માટે ઓક્સિજન સાથે પ્રતિક્રિયા આપે છે.
રાસાયણિક પ્રતિક્રિયા પૂલ તરીકે, ઇંધણ સેલ સ્ટેકનો મુખ્ય ટેક્નોલોજી કોર "પ્રોટોન એક્સચેન્જ મેમ્બ્રેન" છે. હાઇડ્રોજનને ચાર્જ આયનોમાં વિઘટન કરવા માટે ફિલ્મની બે બાજુઓ ઉત્પ્રેરક સ્તરની નજીક છે. કારણ કે હાઇડ્રોજન પરમાણુ નાનું છે, હાઇડ્રોજન વહન કરતા ઇલેક્ટ્રોન ફિલ્મના નાના છિદ્રો દ્વારા વિરુદ્ધ તરફ જઈ શકે છે. જો કે, ફિલ્મના છિદ્રોમાંથી પસાર થતા હાઇડ્રોજન વહન ઇલેક્ટ્રોનની પ્રક્રિયામાં, ઇલેક્ટ્રોન પરમાણુઓમાંથી છીનવાઈ જાય છે, ફિલ્મ દ્વારા બીજા છેડે પહોંચવા માટે માત્ર હકારાત્મક રીતે ચાર્જ કરેલા હાઇડ્રોજન પ્રોટોનને જ છોડી દે છે.
હાઇડ્રોજન પ્રોટોનફિલ્મની બીજી બાજુના ઇલેક્ટ્રોડ તરફ આકર્ષાય છે અને ઓક્સિજન પરમાણુઓ સાથે જોડાય છે. ફિલ્મની બંને બાજુઓ પરની ઇલેક્ટ્રોડ પ્લેટો હાઇડ્રોજનને હકારાત્મક હાઇડ્રોજન આયન અને ઇલેક્ટ્રોનમાં વિભાજિત કરે છે, અને ઇલેક્ટ્રોનને પકડવા માટે ઓક્સિજનને ઓક્સિજન પરમાણુમાં વિભાજિત કરે છે અને તેને ઓક્સિજન આયનો (નકારાત્મક વીજળી) માં ફેરવે છે. ઇલેક્ટ્રોન ઇલેક્ટ્રોડ પ્લેટો વચ્ચે પ્રવાહ બનાવે છે, અને બે હાઇડ્રોજન આયન અને એક ઓક્સિજન આયન પાણી બનાવવા માટે ભેગા થાય છે, જે પ્રતિક્રિયા પ્રક્રિયામાં એકમાત્ર "કચરો" બની જાય છે. સારમાં, સમગ્ર ઓપરેશન પ્રક્રિયા વીજ ઉત્પાદન પ્રક્રિયા છે. ઓક્સિડેશન પ્રતિક્રિયાની પ્રગતિ સાથે, કાર ચલાવવા માટે જરૂરી વર્તમાન બનાવવા માટે ઇલેક્ટ્રોન સતત સ્થાનાંતરિત થાય છે.