काम गर्ने सिद्धान्त र हाइड्रोजन इन्धन सेल स्ट्याक को फाइदा

इन्धन सेलl एक प्रकारको ऊर्जा रूपान्तरण यन्त्र हो, जसले ईन्धनको इलेक्ट्रोकेमिकल ऊर्जालाई विद्युतीय ऊर्जामा रूपान्तरण गर्न सक्छ। यसलाई फ्युल सेल भनिन्छ किनभने यो ब्याट्रीसँगै इलेक्ट्रोकेमिकल पावर उत्पादन गर्ने यन्त्र हो। इन्धनको रूपमा हाइड्रोजन प्रयोग गर्ने ईन्धन सेल हाइड्रोजन इन्धन सेल हो। हाइड्रोजन फ्युल सेललाई हाइड्रोजन र अक्सिजनमा पानीको इलेक्ट्रोलिसिसको प्रतिक्रियाको रूपमा बुझ्न सकिन्छ। हाइड्रोजन इन्धन सेल को प्रतिक्रिया प्रक्रिया सफा र कुशल छ। हाइड्रोजन इन्धन सेल परम्परागत अटोमोबाइल इन्जिनमा प्रयोग हुने कार्नोट चक्रको 42% थर्मल दक्षता द्वारा सीमित छैन, र दक्षता 60% भन्दा बढी पुग्न सक्छ।

रकेटको विपरीत, हाइड्रोजन ईन्धन कोशिकाहरूले हाइड्रोजन र अक्सिजन दहनको हिंसक प्रतिक्रिया मार्फत गतिज ऊर्जा उत्पन्न गर्दछ, र उत्प्रेरक उपकरणहरू मार्फत हाइड्रोजनमा गिब्स मुक्त ऊर्जा जारी गर्दछ। गिब्स मुक्त ऊर्जा एक इलेक्ट्रोकेमिकल ऊर्जा हो जसमा एन्ट्रोपी र अन्य सिद्धान्तहरू समावेश छन्। हाइड्रोजन फ्युल सेलको कार्य सिद्धान्त भनेको हाइड्रोजनलाई हाइड्रोजन आयन (अर्थात् प्रोटोन) र इलेक्ट्रोनमा उत्प्रेरक (प्लैटिनम) मार्फत सेलको सकारात्मक इलेक्ट्रोडमा विघटन गरिन्छ। हाइड्रोजन आयनहरू प्रोटोन एक्सचेन्ज झिल्लीबाट नकारात्मक इलेक्ट्रोडमा जान्छ र अक्सिजनले पानी र तातो बन्न प्रतिक्रिया गर्दछ, र सम्बन्धित इलेक्ट्रोनहरू सकारात्मक इलेक्ट्रोडबाट नकारात्मक इलेक्ट्रोडमा बाहिरी सर्किटबाट विद्युत ऊर्जा उत्पन्न गर्न प्रवाह गर्दछ।

माइन्धन सेल स्ट्याक, हाइड्रोजन र अक्सिजनको प्रतिक्रिया गरिन्छ, र प्रक्रियामा चार्ज ट्रान्सफर हुन्छ, जसको परिणामस्वरूप करंट हुन्छ। एकै समयमा, हाइड्रोजनले पानी उत्पादन गर्न अक्सिजनसँग प्रतिक्रिया गर्दछ।
रासायनिक प्रतिक्रिया पूलको रूपमा, इन्धन सेल स्ट्याकको मुख्य टेक्नोलोजी कोर "प्रोटोन एक्सचेन्ज झिल्ली" हो। फिलिमका दुई पक्षहरू हाइड्रोजनलाई चार्ज गरिएको आयनहरूमा विघटन गर्न उत्प्रेरक तहको नजिक छन्। किनभने हाइड्रोजन अणु सानो छ, हाइड्रोजन बोक्ने इलेक्ट्रोनहरू फिल्मको स-साना प्वालहरू मार्फत विपरीत दिशामा जान सक्छ। यद्यपि, हाइड्रोजन बोक्ने इलेक्ट्रोनहरू फिल्मको प्वालहरूबाट गुज्रने प्रक्रियामा, इलेक्ट्रोनहरू अणुहरूबाट निकालिन्छन्, केवल सकारात्मक रूपमा चार्ज गरिएको हाइड्रोजन प्रोटोनहरू फिल्मको माध्यमबाट अर्को छेउमा पुग्न छोड्छन्।
हाइड्रोजन प्रोटोनफिल्मको अर्को छेउमा रहेको इलेक्ट्रोडमा आकर्षित हुन्छन् र अक्सिजन अणुहरूसँग जोडिन्छन्। फिल्मको दुबै छेउमा रहेको इलेक्ट्रोड प्लेटहरूले हाइड्रोजनलाई सकारात्मक हाइड्रोजन आयनहरू र इलेक्ट्रोनहरूमा विभाजन गर्दछ, र इलेक्ट्रोनहरू कब्जा गर्न र तिनीहरूलाई अक्सिजन आयनहरू (नकारात्मक बिजुली) मा परिणत गर्न अक्सिजन परमाणुहरूमा विभाजन गर्दछ। इलेक्ट्रोनहरूले इलेक्ट्रोड प्लेटहरू बीच करेन्ट बनाउँछ, र दुई हाइड्रोजन आयनहरू र एउटा अक्सिजन आयन मिलाएर पानी बनाउँछ, जुन प्रतिक्रिया प्रक्रियामा मात्र "अपशिष्ट" बन्छ। संक्षेपमा, सम्पूर्ण सञ्चालन प्रक्रिया ऊर्जा उत्पादन प्रक्रिया हो। अक्सिडेशन प्रतिक्रियाको प्रगतिको साथ, कार चलाउन आवश्यक वर्तमान बनाउन इलेक्ट्रोनहरू लगातार स्थानान्तरण गरिन्छ।