हायड्रोजन इंधन सेल स्टॅकचे कार्य तत्त्व आणि फायदे

इंधन सेलl हे एक प्रकारचे ऊर्जा रूपांतरण उपकरण आहे, जे इंधनाच्या इलेक्ट्रोकेमिकल उर्जेचे विद्युत उर्जेमध्ये रूपांतर करू शकते. याला इंधन सेल असे म्हणतात कारण ते बॅटरीसह इलेक्ट्रोकेमिकल पॉवर जनरेशन डिव्हाइस आहे. इंधन म्हणून हायड्रोजन वापरणारा इंधन सेल हा हायड्रोजन इंधन सेल आहे. हायड्रोजन इंधन सेल हा हायड्रोजन आणि ऑक्सिजनमध्ये पाण्याच्या इलेक्ट्रोलिसिसची प्रतिक्रिया म्हणून समजू शकतो. हायड्रोजन इंधन सेलची प्रतिक्रिया प्रक्रिया स्वच्छ आणि कार्यक्षम आहे. हायड्रोजन इंधन सेल पारंपारिक ऑटोमोबाईल इंजिनमध्ये वापरल्या जाणाऱ्या कार्नोट सायकलच्या 42% थर्मल कार्यक्षमतेने मर्यादित नाही आणि कार्यक्षमता 60% पेक्षा जास्त पोहोचू शकते.

रॉकेटच्या विपरीत, हायड्रोजन इंधन पेशी हायड्रोजन आणि ऑक्सिजन ज्वलनाच्या हिंसक प्रतिक्रियेद्वारे गतिज ऊर्जा निर्माण करतात आणि उत्प्रेरक उपकरणांद्वारे हायड्रोजनमध्ये गिब्स मुक्त ऊर्जा सोडतात. गिब्स मुक्त ऊर्जा ही एक इलेक्ट्रोकेमिकल ऊर्जा आहे ज्यामध्ये एन्ट्रॉपी आणि इतर सिद्धांतांचा समावेश आहे. हायड्रोजन इंधन सेलचे कार्य तत्त्व असे आहे की सेलच्या सकारात्मक इलेक्ट्रोडमध्ये उत्प्रेरक (प्लॅटिनम) द्वारे हायड्रोजनचे हायड्रोजन आयन (म्हणजे प्रोटॉन) आणि इलेक्ट्रॉनमध्ये विघटन होते. हायड्रोजन आयन प्रोटॉन एक्सचेंज मेम्ब्रेनमधून नकारात्मक इलेक्ट्रोडमध्ये जातात आणि ऑक्सिजन पाणी आणि उष्णता बनण्यासाठी प्रतिक्रिया देतात आणि संबंधित इलेक्ट्रॉन विद्युत ऊर्जा निर्माण करण्यासाठी बाह्य सर्किटद्वारे सकारात्मक इलेक्ट्रोडपासून नकारात्मक इलेक्ट्रोडकडे प्रवाहित होतात.

मध्येइंधन सेल स्टॅक, हायड्रोजन आणि ऑक्सिजनची प्रतिक्रिया चालते आणि प्रक्रियेत चार्ज ट्रान्सफर होते, परिणामी विद्युत प्रवाह होतो. त्याच वेळी, हायड्रोजन ऑक्सिजनसह पाणी तयार करण्यासाठी प्रतिक्रिया देते.
रासायनिक अभिक्रिया पूल म्हणून, इंधन सेल स्टॅकचा मुख्य तंत्रज्ञानाचा गाभा "प्रोटॉन एक्सचेंज मेम्ब्रेन" आहे. हायड्रोजनचे चार्ज आयनमध्ये विघटन करण्यासाठी फिल्मच्या दोन बाजू उत्प्रेरक थराच्या जवळ असतात. हायड्रोजन रेणू लहान असल्यामुळे, हायड्रोजन वाहून नेणारे इलेक्ट्रॉन फिल्मच्या लहान छिद्रांमधून विरुद्ध दिशेने जाऊ शकतात. तथापि, हायड्रोजन वाहून नेणारे इलेक्ट्रॉन चित्रपटाच्या छिद्रांमधून जात असताना, इलेक्ट्रॉन रेणूंमधून काढून टाकले जातात, केवळ सकारात्मक चार्ज केलेले हायड्रोजन प्रोटॉन चित्रपटाद्वारे दुसऱ्या टोकापर्यंत पोहोचतात.
हायड्रोजन प्रोटॉनफिल्मच्या दुसऱ्या बाजूला इलेक्ट्रोडकडे आकर्षित होतात आणि ऑक्सिजनच्या रेणूंसोबत एकत्र होतात. फिल्मच्या दोन्ही बाजूंच्या इलेक्ट्रोड प्लेट्स हायड्रोजनला सकारात्मक हायड्रोजन आयन आणि इलेक्ट्रॉनमध्ये विभाजित करतात आणि ऑक्सिजनचे ऑक्सिजन अणूंमध्ये विभाजन करतात आणि इलेक्ट्रॉन कॅप्चर करतात आणि त्यांचे ऑक्सिजन आयन (नकारात्मक वीज) मध्ये बदलतात. इलेक्ट्रॉन्स इलेक्ट्रोड प्लेट्समध्ये विद्युतप्रवाह तयार करतात आणि दोन हायड्रोजन आयन आणि एक ऑक्सिजन आयन एकत्र होऊन पाणी तयार होते, जे प्रतिक्रिया प्रक्रियेत फक्त "कचरा" बनते. थोडक्यात, संपूर्ण ऑपरेशन प्रक्रिया ही वीज निर्मिती प्रक्रिया आहे. ऑक्सिडेशन प्रतिक्रियेच्या प्रगतीसह, कार चालविण्यासाठी आवश्यक विद्युत प्रवाह तयार करण्यासाठी इलेक्ट्रॉन सतत हस्तांतरित केले जातात.