Princípio de funcionamento e vantagens da pilha de células de combustível de hidrogênio

Célula de combustívell é um tipo de dispositivo de conversão de energia, que pode converter a energia eletroquímica do combustível em energia elétrica. É chamada de célula a combustível porque é um dispositivo eletroquímico de geração de energia junto com a bateria. Uma célula de combustível que usa hidrogênio como combustível é uma célula de combustível de hidrogênio. A célula a combustível de hidrogênio pode ser entendida como a reação da eletrólise da água em hidrogênio e oxigênio. O processo de reação da célula a combustível de hidrogênio é limpo e eficiente. A célula a combustível de hidrogênio não é limitada pela eficiência térmica de 42% do ciclo de Carnot usado em motores de automóveis tradicionais, e a eficiência pode chegar a mais de 60%.

Ao contrário dos foguetes, as células a combustível de hidrogênio geram energia cinética por meio da reação violenta da combustão de hidrogênio e oxigênio, e liberam a energia livre de Gibbs no hidrogênio por meio de dispositivos catalíticos. A energia livre de Gibbs é uma energia eletroquímica que envolve entropia e outras teorias. O princípio de funcionamento da célula a combustível de hidrogênio é que o hidrogênio é decomposto em íons de hidrogênio (isto é, prótons) e elétrons através do catalisador (platina) no eletrodo positivo da célula. Os íons de hidrogênio passam através da membrana de troca de prótons para o eletrodo negativo e o oxigênio reage para se tornar água e calor, e os elétrons correspondentes fluem do eletrodo positivo para o eletrodo negativo através do circuito externo para gerar energia elétrica.

Nopilha de células de combustível, é realizada a reação do hidrogênio e do oxigênio, e há transferência de carga no processo, resultando em corrente. Ao mesmo tempo, o hidrogênio reage com o oxigênio para produzir água.
Como um conjunto de reações químicas, o principal núcleo tecnológico da pilha de células de combustível é a “membrana de troca de prótons”. Os dois lados do filme estão próximos à camada de catalisador para decompor o hidrogênio em íons carregados. Como a molécula de hidrogénio é pequena, o hidrogénio que transporta os eletrões pode deslocar-se para o oposto através dos pequenos orifícios da película. No entanto, no processo em que o hidrogênio transporta elétrons passando pelos buracos do filme, os elétrons são retirados das moléculas, deixando apenas os prótons de hidrogênio carregados positivamente para alcançar a outra extremidade do filme.
Prótons de hidrogêniosão atraídos para o eletrodo do outro lado do filme e se combinam com moléculas de oxigênio. As placas de eletrodos em ambos os lados do filme dividem o hidrogênio em íons e elétrons positivos de hidrogênio, e dividem o oxigênio em átomos de oxigênio para capturar elétrons e transformá-los em íons de oxigênio (eletricidade negativa). Os elétrons formam uma corrente entre as placas dos eletrodos, e dois íons de hidrogênio e um íon de oxigênio se combinam para formar água, que se torna o único “resíduo” no processo de reação. Em essência, todo o processo operacional é o processo de geração de energia. Com o progresso da reação de oxidação, os elétrons são continuamente transferidos para formar a corrente necessária para movimentar o carro.