Parimi i punës dhe avantazhet e pirgut të qelizave të karburantit të hidrogjenit

Celulari i karburantitl është një lloj pajisjeje për konvertimin e energjisë, e cila mund të shndërrojë energjinë elektrokimike të karburantit në energji elektrike. Quhet qeliza e karburantit sepse është një pajisje elektrokimike e gjenerimit të energjisë së bashku me baterinë. Një qelizë karburanti që përdor hidrogjenin si lëndë djegëse është një qelizë karburanti hidrogjeni. Qeliza e karburantit të hidrogjenit mund të kuptohet si reagimi i elektrolizës së ujit në hidrogjen dhe oksigjen. Procesi i reagimit të qelizës së karburantit të hidrogjenit është i pastër dhe efikas. Qeliza e karburantit të hidrogjenit nuk kufizohet nga efikasiteti termik 42% i ciklit Carnot të përdorur në motorin tradicional të automobilave, dhe efikasiteti mund të arrijë më shumë se 60%.

Ndryshe nga raketat, qelizat e karburantit të hidrogjenit gjenerojnë energji kinetike përmes reagimit të dhunshëm të djegies së hidrogjenit dhe oksigjenit dhe çlirojnë energjinë e lirë të Gibbs në hidrogjen përmes pajisjeve katalitike. Energjia e lirë e Gibbs është një energji elektrokimike që përfshin entropinë dhe teori të tjera. Parimi i punës së qelizës së karburantit të hidrogjenit është se hidrogjeni zbërthehet në jone hidrogjeni (dmth. protone) dhe elektrone përmes katalizatorit (Platinum) në elektrodën pozitive të qelizës. Jonet e hidrogjenit kalojnë përmes membranës së shkëmbimit të protonit në elektrodën negative dhe oksigjeni reagon për t'u bërë ujë dhe nxehtësi, dhe elektronet përkatëse rrjedhin nga elektroda pozitive në elektrodën negative përmes qarkut të jashtëm për të gjeneruar energji elektrike.

Nëpirg qelizash karburanti, kryhet reaksioni i hidrogjenit dhe oksigjenit, dhe në proces ka transferim të ngarkesës, duke rezultuar në rrymë. Në të njëjtën kohë, hidrogjeni reagon me oksigjenin për të prodhuar ujë.
Si një grup reaksionesh kimike, thelbi kryesor teknologjik i pirgut të qelizave të karburantit është "membrana e shkëmbimit të protonit". Dy anët e filmit janë afër shtresës së katalizatorit për të zbërthyer hidrogjenin në jone të ngarkuar. Për shkak se molekula e hidrogjenit është e vogël, elektronet bartëse të hidrogjenit mund të lëvizin në anën e kundërt përmes vrimave të vogla të filmit. Sidoqoftë, në procesin e elektroneve që bartin hidrogjenin që kalojnë nëpër vrimat e filmit, elektronet hiqen nga molekulat, duke lënë vetëm protonet e hidrogjenit të ngarkuar pozitivisht për të arritur në skajin tjetër përmes filmit.
Protonet e hidrogjenittërhiqen nga elektroda në anën tjetër të filmit dhe kombinohen me molekulat e oksigjenit. Pllakat e elektrodës në të dy anët e filmit ndajnë hidrogjenin në jone hidrogjeni dhe elektrone pozitive, dhe ndajnë oksigjenin në atome oksigjeni për të kapur elektronet dhe për t'i kthyer ato në jone oksigjeni (energji elektrike negative). Elektronet formojnë një rrymë midis pllakave të elektrodës dhe dy jone hidrogjeni dhe një jon oksigjeni kombinohen për të formuar ujin, i cili bëhet "mbeturina" e vetme në procesin e reagimit. Në thelb, i gjithë procesi i funksionimit është procesi i prodhimit të energjisë. Me përparimin e reaksionit të oksidimit, elektronet transferohen vazhdimisht për të formuar rrymën e nevojshme për të drejtuar makinën.