Қуттии сӯзишворӣl як навъ асбоби табдилдихии энергия мебошад, ки энергияи электрохимиявии сузишвориро ба энергияи электр табдил дода метавонад. Он ҳуҷайраи сӯзишворӣ номида мешавад, зеро он як дастгоҳи тавлиди нерӯи электрохимиявӣ дар якҷоягӣ бо батарея мебошад. Як ҳуҷайраи сӯзишворӣ, ки гидрогенро ҳамчун сӯзишворӣ истифода мебарад, ҳуҷайраи сӯзишвории гидроген мебошад. Ҳуҷайраҳои сӯзишвории гидрогенро метавон ҳамчун реаксияи электролизи об ба гидроген ва оксиген фаҳмидан мумкин аст. Раванди реаксияи ҳуҷайраи сӯзишвории гидроген тоза ва самаранок аст. Ҳуҷайраҳои сӯзишвории гидроген бо 42% самаранокии гармии давраи Карно, ки дар муҳаррики анъанавии автомобил истифода мешаванд, маҳдуд намешавад ва самаранокӣ метавонад ба зиёда аз 60% мерасад.
Баръакси мушакҳо, ҳуҷайраҳои сӯзишвории гидроген тавассути реаксияи шадиди сӯзиши гидроген ва оксиген энергияи кинетикӣ тавлид мекунанд ва энергияи озоди Гиббсро дар гидроген тавассути дастгоҳҳои каталитикӣ озод мекунанд. Энергияи озоди Гиббс як энергияи электрохимиявӣ мебошад, ки энтропия ва дигар назарияҳоро дар бар мегирад. Принсипи кори ҳуҷайраи сӯзишвории гидроген аз он иборат аст, ки гидроген ба ионҳои гидроген (яъне протонҳо) ва электронҳо тавассути катализатор (платина) дар электроди мусбати ҳуҷайра таҷзия мешавад. Ионҳои гидроген аз мембранаи мубодилаи протон ба электроди манфӣ мегузаранд ва оксиген ба об ва гармӣ мубаддал мешаванд ва электронҳои мувофиқ аз электроди мусбат ба электроди манфӣ тавассути занҷири беруна барои тавлиди энергияи электр ҷорӣ мешаванд.
Даранбори ҳуҷайраҳои сӯзишворӣ, реаксияи гидроген ва оксиген ба амал меояд ва дар ин раванд интиқоли заряд ба амал меояд, ки дар натиҷа ҷараён ба амал меояд. Дар айни замон, гидроген бо оксиген реаксия карда, об ҳосил мекунад.
Ҳамчун як ҳавзи реаксияи химиявӣ, ядрои асосии технологияи стек ҳуҷайраҳои сӯзишворӣ "мембранаи мубодилаи протон" мебошад. Ду тарафи плёнка ба қабати катализатор наздиканд, то гидрогенро ба ионҳои заряднок таҷзия кунанд. Азбаски молекулаи гидроген хурд аст, электронҳои ҳомили гидроген метавонанд тавассути сӯрохиҳои хурди филм ба тарафи муқобил ҳаракат кунанд. Аммо, дар раванди аз сӯрохиҳои плёнка гузаштани электронҳои гидроген, электронҳо аз молекулаҳо ҷудо карда мешаванд ва танҳо протонҳои гидрогени заряди мусбат боқӣ мемонанд, ки тавассути плёнка ба канори дигар мерасанд.
Протонҳои гидрогенба электроди тарафи дигари плёнка чалб карда шуда, бо молекулахои оксиген пайваст мешаванд. Лавҳаҳои электрод дар ҳар ду тарафи плёнка гидрогенро ба ионҳои гидроген ва электронҳои мусбат тақсим мекунанд ва оксигенро ба атомҳои оксиген тақсим мекунанд, то электронҳоро гирифта, ба ионҳои оксиген (электри манфӣ) табдил диҳанд. Электронҳо дар байни плитаҳои электрод ҷараёнро ба вуҷуд меоранд ва ду ионҳои гидроген ва як иони оксиген обро ташкил медиҳанд, ки дар ҷараёни реаксия ягона "партов" мешавад. Дар асл, тамоми раванди амалиёт раванди тавлиди нерӯи барқ аст. Бо пешрафти реаксияи оксидшавӣ, электронҳо пайваста интиқол дода мешаванд, то ҷараёнеро, ки барои рондани мошин заруранд, ташкил кунанд.
Вақти фиристодан: 12 феврали 2022