Üzemanyag cell egyfajta energiaátalakító eszköz, amely az üzemanyag elektrokémiai energiáját elektromos energiává tudja alakítani. Azért hívják üzemanyagcellának, mert az akkumulátorral együtt egy elektrokémiai áramfejlesztő eszköz. A hidrogént üzemanyagként használó üzemanyagcella hidrogén üzemanyagcella. A hidrogén üzemanyagcella a víz elektrolízisének hidrogénné és oxigénné történő reakciójaként érthető. A hidrogén üzemanyagcella reakciófolyamata tiszta és hatékony. A hidrogén üzemanyagcellát nem korlátozza a hagyományos autómotorokban alkalmazott Carnot ciklus 42%-os termikus hatásfoka, és a hatásfok elérheti a 60%-ot is.
A rakétákkal ellentétben a hidrogén üzemanyagcellák kinetikus energiát generálnak a hidrogén és az oxigén égésének heves reakciója révén, és katalitikus eszközökön keresztül szabadítják fel a Gibbs szabad energiát a hidrogénben. A Gibbs-szabadenergia egy elektrokémiai energia, amely entrópiát és más elméleteket foglal magában. A hidrogén üzemanyagcella működési elve az, hogy a hidrogén a cella pozitív elektródájában lévő katalizátoron (Platinum) keresztül hidrogénionokra (azaz protonokra) és elektronokra bomlik. A hidrogénionok a protoncserélő membránon át a negatív elektródhoz jutnak, és az oxigén reakciója során víz és hő lesz, a megfelelő elektronok pedig a pozitív elektródáról a negatív elektródára áramlanak a külső áramkörön keresztül, hogy elektromos energiát állítsanak elő.
Aüzemanyagcellás kötegA hidrogén és az oxigén reakciója végbemegy, és a folyamatban töltésátvitel történik, ami áramot eredményez. Ugyanakkor a hidrogén reakcióba lép az oxigénnel és víz keletkezik.
Kémiai reakciókészletként az üzemanyagcella-köteg kulcsfontosságú technológiai magja a „protoncserélő membrán”. A film két oldala közel van a katalizátorréteghez, hogy a hidrogént töltött ionokra bontsa. Mivel a hidrogénmolekula kicsi, a hidrogént szállító elektronok az ellenkező irányba sodródhatnak a film apró lyukain keresztül. A hidrogént szállító elektronok áthaladásának folyamata során azonban a film lyukain az elektronok leválnak a molekulákról, így csak a pozitív töltésű hidrogénprotonok jutnak el a film másik végére.
Hidrogén protonoka film másik oldalán lévő elektródához vonzódnak, és oxigénmolekulákkal egyesülnek. A film mindkét oldalán lévő elektródalemezek a hidrogént pozitív hidrogénionokká és elektronokká hasítják, az oxigént pedig oxigénatomokra osztják, hogy befogják az elektronokat és oxigénionokká alakítsák őket (negatív elektromosság). Az elektronok áramot képeznek az elektródalemezek között, és két hidrogénion és egy oxigénion egyesülve víz keletkezik, amely a reakciófolyamat egyetlen „hulladékává” válik. Lényegében az egész működési folyamat az energiatermelési folyamat. Az oxidációs reakció előrehaladtával az elektronok folyamatosan átvitelre kerülnek, hogy kialakítsák az autó vezetéséhez szükséges áramot.
Feladás időpontja: 2022-02-12