Ogniwo paliwowel jest rodzajem urządzenia do konwersji energii, które może przekształcić energię elektrochemiczną paliwa w energię elektryczną. Nazywa się je ogniwem paliwowym, ponieważ wraz z akumulatorem jest elektrochemicznym urządzeniem wytwarzającym energię. Ogniwo paliwowe wykorzystujące wodór jako paliwo to wodorowe ogniwo paliwowe. Wodorowe ogniwo paliwowe można rozumieć jako reakcję elektrolizy wody na wodór i tlen. Proces reakcji wodorowych ogniw paliwowych jest czysty i wydajny. Wodorowe ogniwo paliwowe nie jest ograniczone 42% sprawnością cieplną cyklu Carnota stosowanego w tradycyjnym silniku samochodowym, a wydajność może osiągnąć ponad 60%.
W przeciwieństwie do rakiet, wodorowe ogniwa paliwowe wytwarzają energię kinetyczną w wyniku gwałtownej reakcji spalania wodoru i tlenu oraz uwalniają energię swobodną Gibbsa w wodorze za pomocą urządzeń katalitycznych. Energia swobodna Gibbsa to energia elektrochemiczna obejmująca entropię i inne teorie. Zasada działania wodorowego ogniwa paliwowego polega na tym, że wodór rozkłada się na jony wodoru (tj. protony) i elektrony za pośrednictwem katalizatora (platyny) znajdującego się na elektrodzie dodatniej ogniwa. Jony wodoru przechodzą przez membranę wymiany protonów do elektrody ujemnej, a tlen reaguje, zamieniając się w wodę i ciepło, a odpowiednie elektrony przepływają z elektrody dodatniej do elektrody ujemnej przez obwód zewnętrzny, aby wytworzyć energię elektryczną.
wstos ogniw paliwowychzachodzi reakcja wodoru z tlenem, w wyniku której następuje przeniesienie ładunku, w wyniku czego powstaje prąd. Jednocześnie wodór reaguje z tlenem, tworząc wodę.
Kluczowym rdzeniem technologicznym stosu ogniw paliwowych, będącym zbiornikiem reakcji chemicznych, jest „membrana do wymiany protonów”. Obie strony folii znajdują się blisko warstwy katalizatora, co powoduje rozkład wodoru na naładowane jony. Ponieważ cząsteczka wodoru jest mała, elektrony przenoszące wodór mogą dryfować w przeciwnym kierunku przez maleńkie dziurki w folii. Jednakże w procesie, w którym wodór przenoszący elektrony przechodzi przez dziury w folii, elektrony są odrywane od cząsteczek, pozostawiając jedynie dodatnio naładowane protony wodoru, które przedostają się przez folię na drugi koniec.
Protony wodorusą przyciągane do elektrody po drugiej stronie folii i łączą się z cząsteczkami tlenu. Płytki elektrodowe po obu stronach folii rozdzielają wodór na dodatnie jony wodoru i elektrony oraz dzielą tlen na atomy tlenu, aby wychwycić elektrony i przekształcić je w jony tlenu (elektryczność ujemna). Elektrony tworzą prąd pomiędzy płytkami elektrod, a dwa jony wodoru i jeden jon tlenu łączą się, tworząc wodę, która staje się jedynym „odpadem” w procesie reakcji. W istocie cały proces operacyjny jest procesem wytwarzania energii. Wraz z postępem reakcji utleniania elektrony są w sposób ciągły przenoszone, tworząc prąd niezbędny do napędzania samochodu.
Czas publikacji: 12 lutego 2022 r