Principiul de funcționare și avantajele stivei de celule de combustibil cu hidrogen

Pilă de combustibill este un fel de dispozitiv de conversie a energiei, care poate converti energia electrochimică a combustibilului în energie electrică. Se numește celulă de combustie deoarece este un dispozitiv de generare a energiei electrochimice împreună cu bateria. O celulă de combustibil care utilizează hidrogen ca combustibil este o celulă de combustibil cu hidrogen. Pila de combustie cu hidrogen poate fi înțeleasă ca reacția electrolizei apei în hidrogen și oxigen. Procesul de reacție al celulei de combustibil cu hidrogen este curat și eficient. Pila de combustibil cu hidrogen nu este limitată de eficiența termică de 42% a ciclului Carnot utilizat în motoarele de automobile tradiționale, iar eficiența poate ajunge la peste 60%.

Spre deosebire de rachete, celulele de combustibil cu hidrogen generează energie cinetică prin reacția violentă a arderii hidrogenului și oxigenului și eliberează energia liberă Gibbs în hidrogen prin dispozitive catalitice. Energia liberă Gibbs este o energie electrochimică care implică entropia și alte teorii. Principiul de funcționare al celulei de combustie cu hidrogen este că hidrogenul este descompus în ioni de hidrogen (adică protoni) și electroni prin catalizatorul (Platină) din electrodul pozitiv al celulei. Ionii de hidrogen trec prin membrana schimbătoare de protoni către electrodul negativ, iar oxigenul reacționează pentru a deveni apă și căldură, iar electronii corespunzători curg de la electrodul pozitiv la electrodul negativ prin circuitul extern pentru a genera energie electrică.

Înstiva de celule de combustibil, se realizează reacția hidrogenului și oxigenului și există transfer de sarcină în proces, rezultând curent. În același timp, hidrogenul reacționează cu oxigenul pentru a produce apă.
Ca grup de reacție chimică, nucleul tehnologic cheie al stivei de celule de combustibil este „membrana de schimb de protoni”. Cele două părți ale filmului sunt aproape de stratul de catalizator pentru a descompune hidrogenul în ioni încărcați. Deoarece molecula de hidrogen este mică, electronii care transportă hidrogen se pot deplasa spre opus prin găurile minuscule ale peliculei. Cu toate acestea, în procesul de trecere a electronilor care transportă hidrogenul prin găurile filmului, electronii sunt îndepărtați din molecule, lăsând doar protonii de hidrogen încărcați pozitiv să ajungă la celălalt capăt prin peliculă.
Protoni de hidrogensunt atrași de electrodul de pe cealaltă parte a filmului și se combină cu moleculele de oxigen. Plăcile cu electrozi de pe ambele părți ale peliculei împart hidrogenul în ioni de hidrogen pozitivi și electroni și împart oxigenul în atomi de oxigen pentru a capta electronii și a-i transforma în ioni de oxigen (electricitate negativă). Electronii formează un curent între plăcile electrozilor, iar doi ioni de hidrogen și un ion de oxigen se combină pentru a forma apă, care devine singurul „deșeu” din procesul de reacție. În esență, întregul proces de operare este procesul de generare a energiei. Odată cu progresul reacției de oxidare, electronii sunt transferați continuu pentru a forma curentul necesar conducerii mașinii.