Принцип на работа и предности на водородните горивни ќелии

Горивната ќелијаl е еден вид уред за конверзија на енергија, кој може да ја претвори електрохемиската енергија на горивото во електрична енергија. Се нарекува горивни ќелии бидејќи е уред за производство на електрохемиска енергија заедно со батеријата. Горивната ќелија која користи водород како гориво е водородна горивни ќелии. Водородните горивни ќелии може да се сфатат како реакција на електролиза на вода во водород и кислород. Процесот на реакција на водородните горивни ќелии е чист и ефикасен. Водородните горивни ќелии не се ограничени со 42% топлинска ефикасност на циклусот Carnot што се користи во традиционалниот автомобилски мотор, а ефикасноста може да достигне повеќе од 60%.

За разлика од ракетите, водородните горивни ќелии генерираат кинетичка енергија преку насилна реакција на согорување на водород и кислород и ја ослободуваат бесплатната енергија на Гибс во водород преку каталитички уреди. Слободната енергија на Гибс е електрохемиска енергија која вклучува ентропија и други теории. Принципот на работа на водородните горивни ќелии е дека водородот се разложува на водородни јони (т.е. протони) и електрони преку катализаторот (платина) во позитивната електрода на ќелијата. Водородните јони минуваат низ мембраната за размена на протони до негативната електрода и кислородот реагира за да стане вода и топлина, а соодветните електрони течат од позитивната електрода до негативната електрода низ надворешното коло за да генерираат електрична енергија.

Вооџак на горивни ќелии, се врши реакција на водород и кислород, а во процесот доаѓа до пренос на полнеж, што резултира со струја. Во исто време, водородот реагира со кислород и произведува вода.
Како базен за хемиски реакции, клучното технолошко јадро на оџакот на горивни ќелии е „мембраната за размена на протони“. Двете страни на филмот се блиску до слојот на катализаторот за да го разградат водородот на наелектризирани јони. Бидејќи молекулата на водородот е мала, електроните што носат водород може да се оддалечат на спротивната страна низ ситните дупки на филмот. Меѓутоа, во процесот на водородот што носи електрони минува низ дупките на филмот, електроните се одземаат од молекулите, оставајќи ги само позитивно наелектризираните водородни протони да стигнат до другиот крај низ филмот.
Водородни протонисе привлекуваат кон електродата од другата страна на филмот и се комбинираат со молекули на кислород. Електродните плочи од двете страни на филмот го делат водородот на позитивни водородни јони и електрони и го делат кислородот на атоми на кислород за да ги заробат електроните и да ги претворат во јони на кислород (негативен електрицитет). Електроните формираат струја помеѓу плочите на електродата, а два водородни јони и еден кислороден јон се комбинираат за да формираат вода, која станува единствениот „отпад“ во процесот на реакција. Во суштина, целиот процес на работа е процес на производство на електрична енергија. Со напредокот на реакцијата на оксидација, електроните континуирано се пренесуваат за да се формира струјата потребна за возење на автомобилот.