Degvielas cell ir sava veida enerģijas pārveidošanas ierīce, kas var pārvērst degvielas elektroķīmisko enerģiju elektroenerģijā. To sauc par degvielas elementu, jo tā ir elektroķīmiskas enerģijas ražošanas ierīce kopā ar akumulatoru. Kurināmā šūna, kas izmanto ūdeņradi kā degvielu, ir ūdeņraža degvielas šūna. Ūdeņraža degvielas šūnu var saprast kā ūdens elektrolīzes reakciju ūdeņradi un skābekli. Ūdeņraža kurināmā elementa reakcijas process ir tīrs un efektīvs. Ūdeņraža degvielas elementu neierobežo tradicionālajos automobiļu dzinējos izmantotā Karno cikla 42% termiskā efektivitāte, un efektivitāte var sasniegt vairāk nekā 60%.
Atšķirībā no raķetēm, ūdeņraža kurināmā elementi ģenerē kinētisko enerģiju ūdeņraža un skābekļa sadegšanas vardarbīgās reakcijas rezultātā un atbrīvo Gibsa brīvo enerģiju ūdeņražā, izmantojot katalītiskās ierīces. Gibsa brīvā enerģija ir elektroķīmiska enerģija, kas ietver entropiju un citas teorijas. Ūdeņraža kurināmā elementa darbības princips ir tāds, ka ūdeņradis sadalās ūdeņraža jonos (ti, protonos) un elektronos caur katalizatoru (platīnu) šūnas pozitīvajā elektrodā. Ūdeņraža joni iet caur protonu apmaiņas membrānu uz negatīvo elektrodu, un skābeklis reaģē, pārvēršoties par ūdeni un siltumu, un attiecīgie elektroni plūst no pozitīvā elektroda uz negatīvo elektrodu caur ārējo ķēdi, lai radītu elektrisko enerģiju.
Indegvielas šūnu kaudze, tiek veikta ūdeņraža un skābekļa reakcija, un procesā notiek lādiņa pārnešana, kā rezultātā rodas strāva. Tajā pašā laikā ūdeņradis reaģē ar skābekli, veidojot ūdeni.
Kā ķīmisko reakciju kopums kurināmā elementu kaudzes galvenais tehnoloģiju kodols ir "protonu apmaiņas membrāna". Abas plēves puses atrodas tuvu katalizatora slānim, lai ūdeņradis sadalītos lādētos jonos. Tā kā ūdeņraža molekula ir maza, ūdeņradi nesošie elektroni caur mazajiem plēves caurumiem var novirzīties uz pretējo pusi. Tomēr procesā, kurā ūdeņradis nes elektronus, kas iet cauri plēves caurumiem, elektroni tiek atdalīti no molekulām, atstājot tikai pozitīvi lādētiem ūdeņraža protoniem, kas caur plēvi sasniedz otru galu.
Ūdeņraža protonitiek piesaistīti elektrodam plēves otrā pusē un savienojas ar skābekļa molekulām. Elektrodu plāksnes abās plēves pusēs sadala ūdeņradi pozitīvos ūdeņraža jonos un elektronos un sadala skābekli skābekļa atomos, lai uztvertu elektronus un pārvērstu tos skābekļa jonos (negatīvā elektrība). Elektroni veido strāvu starp elektrodu plāksnēm, un divi ūdeņraža joni un viens skābekļa jons apvienojas, veidojot ūdeni, kas kļūst par vienīgajiem “atkritumiem” reakcijas procesā. Būtībā viss darbības process ir elektroenerģijas ražošanas process. Progresējot oksidācijas reakcijai, elektroni tiek nepārtraukti pārvietoti, veidojot strāvu, kas nepieciešama automašīnas vadīšanai.
Izlikšanas laiks: 12. februāris 2022