ஹைட்ரஜன் எரிபொருள் செல் அடுக்கின் செயல்பாட்டுக் கொள்கை மற்றும் நன்மைகள்

எரிபொருள் செல்l என்பது ஒரு வகையான ஆற்றல் மாற்றும் சாதனம் ஆகும், இது எரிபொருளின் மின்வேதியியல் ஆற்றலை மின் ஆற்றலாக மாற்றும். மின்கலத்துடன் இணைந்து மின்வேதியியல் சக்தியை உருவாக்கும் சாதனம் என்பதால் இது எரிபொருள் செல் என அழைக்கப்படுகிறது. ஹைட்ரஜனை எரிபொருளாகப் பயன்படுத்தும் எரிபொருள் செல் என்பது ஹைட்ரஜன் எரிபொருள் கலமாகும். ஹைட்ரஜன் எரிபொருள் செல் என்பது ஹைட்ரஜன் மற்றும் ஆக்ஸிஜனாக நீர் மின்னாற்பகுப்பின் எதிர்வினை என புரிந்து கொள்ள முடியும். ஹைட்ரஜன் எரிபொருள் கலத்தின் எதிர்வினை செயல்முறை சுத்தமானது மற்றும் திறமையானது. பாரம்பரிய ஆட்டோமொபைல் எஞ்சினில் பயன்படுத்தப்படும் கார்னோட் சுழற்சியின் 42% வெப்ப செயல்திறனால் ஹைட்ரஜன் எரிபொருள் செல் வரையறுக்கப்படவில்லை, மேலும் செயல்திறன் 60% ஐ விட அதிகமாக இருக்கும்.

ராக்கெட்டுகளைப் போலல்லாமல், ஹைட்ரஜன் எரிபொருள் செல்கள் ஹைட்ரஜன் மற்றும் ஆக்ஸிஜன் எரிப்பின் வன்முறை எதிர்வினை மூலம் இயக்க ஆற்றலை உருவாக்குகின்றன, மேலும் வினையூக்கி சாதனங்கள் மூலம் ஹைட்ரஜனில் கிப்ஸ் இலவச ஆற்றலை வெளியிடுகின்றன. கிப்ஸ் இலவச ஆற்றல் என்பது என்ட்ரோபி மற்றும் பிற கோட்பாடுகளை உள்ளடக்கிய ஒரு மின்வேதியியல் ஆற்றல் ஆகும். ஹைட்ரஜன் எரிபொருள் கலத்தின் செயல்பாட்டுக் கொள்கை என்னவென்றால், ஹைட்ரஜன் ஹைட்ரஜன் அயனிகளாகவும் (அதாவது புரோட்டான்கள்) மற்றும் எலக்ட்ரான்களாகவும் கலத்தின் நேர்மறை மின்முனையில் உள்ள வினையூக்கி (பிளாட்டினம்) மூலம் சிதைகிறது. ஹைட்ரஜன் அயனிகள் புரோட்டான் பரிமாற்ற சவ்வு வழியாக எதிர்மறை மின்முனைக்கு செல்கின்றன மற்றும் ஆக்ஸிஜன் நீர் மற்றும் வெப்பமாக மாறுகின்றன, மேலும் அதனுடன் தொடர்புடைய எலக்ட்ரான்கள் நேர்மறை மின்முனையிலிருந்து எதிர்மறை மின்முனைக்கு வெளிப்புற சுற்று வழியாக மின் ஆற்றலை உருவாக்குகின்றன.

இல்எரிபொருள் செல் அடுக்கு, ஹைட்ரஜன் மற்றும் ஆக்ஸிஜனின் எதிர்வினை மேற்கொள்ளப்படுகிறது, மேலும் செயல்பாட்டில் கட்டண பரிமாற்றம் உள்ளது, இதன் விளைவாக மின்னோட்டம் ஏற்படுகிறது. அதே நேரத்தில், ஹைட்ரஜன் ஆக்ஸிஜனுடன் வினைபுரிந்து தண்ணீரை உருவாக்குகிறது.
ஒரு இரசாயன எதிர்வினைக் குளமாக, எரிபொருள் செல் அடுக்கின் முக்கிய தொழில்நுட்ப மையமானது "புரோட்டான் பரிமாற்ற சவ்வு" ஆகும். படத்தின் இரு பக்கங்களும் ஹைட்ரஜனை சார்ஜ் செய்யப்பட்ட அயனிகளாக சிதைப்பதற்கான வினையூக்கி அடுக்குக்கு அருகில் உள்ளன. ஹைட்ரஜன் மூலக்கூறு சிறியதாக இருப்பதால், ஹைட்ரஜன் சுமந்து செல்லும் எலக்ட்ரான்கள் படத்தின் சிறிய துளைகள் வழியாக எதிர் நோக்கி நகரலாம். இருப்பினும், ஹைட்ரஜன் சுமந்து செல்லும் எலக்ட்ரான்களின் செயல்பாட்டில், படத்தின் துளைகள் வழியாக, எலக்ட்ரான்கள் மூலக்கூறுகளில் இருந்து அகற்றப்பட்டு, நேர்மறையாக சார்ஜ் செய்யப்பட்ட ஹைட்ரஜன் புரோட்டான்கள் மட்டுமே படத்தின் மூலம் மறுமுனையை அடையும்.
ஹைட்ரஜன் புரோட்டான்கள்படத்தின் மறுபுறத்தில் உள்ள மின்முனையில் ஈர்க்கப்பட்டு ஆக்ஸிஜன் மூலக்கூறுகளுடன் இணைக்கப்படுகின்றன. படத்தின் இருபுறமும் உள்ள மின்முனைத் தகடுகள் ஹைட்ரஜனை நேர்மறை ஹைட்ரஜன் அயனிகள் மற்றும் எலக்ட்ரான்களாகப் பிரிக்கின்றன, மேலும் ஆக்ஸிஜனை ஆக்ஸிஜன் அணுக்களாகப் பிரித்து எலக்ட்ரான்களைப் பிடித்து ஆக்ஸிஜன் அயனிகளாக மாற்றுகின்றன (எதிர்மறை மின்சாரம்). எலக்ட்ரான்கள் எலெக்ட்ரோட் தகடுகளுக்கு இடையில் ஒரு மின்னோட்டத்தை உருவாக்குகின்றன, மேலும் இரண்டு ஹைட்ரஜன் அயனிகள் மற்றும் ஒரு ஆக்ஸிஜன் அயனி இணைந்து தண்ணீரை உருவாக்குகின்றன, இது எதிர்வினை செயல்பாட்டில் ஒரே "கழிவு" ஆகிறது. சாராம்சத்தில், முழு செயல்பாட்டு செயல்முறையும் மின் உற்பத்தி செயல்முறை ஆகும். ஆக்ஸிஜனேற்ற எதிர்வினையின் முன்னேற்றத்துடன், காரை ஓட்டுவதற்குத் தேவையான மின்னோட்டத்தை உருவாக்க எலக்ட்ரான்கள் தொடர்ந்து மாற்றப்படுகின்றன.