Brandstof celHet is een soort apparaat voor energieconversie, dat de elektrochemische energie van brandstof in elektrische energie kan omzetten. Het wordt brandstofcel genoemd omdat het samen met de batterij een elektrochemisch apparaat voor energieopwekking is. Een brandstofcel die waterstof als brandstof gebruikt, is een waterstofbrandstofcel. Waterstofbrandstofcellen kunnen worden opgevat als de reactie van waterelektrolyse in waterstof en zuurstof. Het reactieproces van waterstofbrandstofcellen is schoon en efficiënt. Waterstofbrandstofcellen worden niet beperkt door de thermische efficiëntie van 42% van de Carnot-cyclus die wordt gebruikt in traditionele automotoren, en de efficiëntie kan meer dan 60% bereiken.
In tegenstelling tot raketten genereren waterstofbrandstofcellen kinetische energie door de gewelddadige reactie van waterstof- en zuurstofverbranding, en geven ze de vrije energie van Gibbs vrij in waterstof via katalytische apparaten. Gibbs vrije energie is een elektrochemische energie waarbij entropie en andere theorieën betrokken zijn. Het werkingsprincipe van waterstofbrandstofcellen is dat waterstof wordt ontleed in waterstofionen (dwz protonen) en elektronen via de katalysator (platina) in de positieve elektrode van de cel. Waterstofionen gaan door het protonenuitwisselingsmembraan naar de negatieve elektrode en zuurstof reageert om water en warmte te worden, en de overeenkomstige elektronen stromen van de positieve elektrode naar de negatieve elektrode via het externe circuit om elektrische energie op te wekken.
In debrandstofcel stapel, de reactie van waterstof en zuurstof wordt uitgevoerd en er vindt ladingsoverdracht plaats in het proces, resulterend in stroom. Tegelijkertijd reageert waterstof met zuurstof om water te produceren.
Als chemische reactiepool is de belangrijkste technologische kern van de brandstofcelstapel het ‘protonenuitwisselingsmembraan’. De twee zijden van de film bevinden zich dicht bij de katalysatorlaag om de waterstof in geladen ionen te ontleden. Omdat het waterstofmolecuul klein is, kunnen de waterstofdragende elektronen door de kleine gaatjes van de film naar het tegenovergestelde drijven. Tijdens het proces waarbij de waterstofdragende elektronen door de gaten van de film gaan, worden de elektronen echter uit de moleculen gestript, waardoor alleen de positief geladen waterstofprotonen overblijven om het andere uiteinde door de film te bereiken.
Waterstofprotonenworden aangetrokken door de elektrode aan de andere kant van de film en combineren met zuurstofmoleculen. De elektrodeplaten aan beide zijden van de film splitsen waterstof in positieve waterstofionen en elektronen, en splitsen zuurstof in zuurstofatomen om elektronen op te vangen en om te zetten in zuurstofionen (negatieve elektriciteit). Elektronen vormen een stroom tussen de elektrodeplaten, en twee waterstofionen en één zuurstofion vormen samen water, wat het enige ‘afval’ in het reactieproces wordt. In wezen is het hele bedrijfsproces het energieopwekkingsproces. Naarmate de oxidatiereactie vordert, worden er voortdurend elektronen overgedragen om de stroom te vormen die nodig is om de auto te laten rijden.
Posttijd: 12 februari 2022