Паливний елементl — це свого роду пристрій для перетворення енергії, який може перетворювати електрохімічну енергію палива в електричну. Його називають паливним елементом, оскільки він є електрохімічним пристроєм для вироблення енергії разом з акумулятором. Паливний елемент, який використовує водень як паливо, є водневим паливним елементом. Водневий паливний елемент можна розуміти як реакцію електролізу води в водень і кисень. Процес реакції водневого паливного елемента чистий і ефективний. Водневий паливний елемент не обмежений 42% термічної ефективності циклу Карно, який використовується в традиційних автомобільних двигунах, і ефективність може досягати більше 60%.
На відміну від ракет, водневі паливні елементи генерують кінетичну енергію через бурхливу реакцію згоряння водню та кисню та вивільняють вільну енергію Гіббса у водні за допомогою каталітичних пристроїв. Вільна енергія Гіббса — це електрохімічна енергія, що включає ентропію та інші теорії. Принцип роботи водневого паливного елемента полягає в тому, що водень розкладається на іони водню (тобто протони) та електрони через каталізатор (платину) у позитивному електроді елемента. Іони водню проходять через протонообмінну мембрану до негативного електрода, а кисень реагує, перетворюючись на воду та тепло, і відповідні електрони течуть від позитивного електрода до негативного електрода через зовнішню ланцюг для генерації електричної енергії.
встек паливних елементів, відбувається реакція водню і кисню, при цьому відбувається перенесення заряду, в результаті чого виникає струм. У той же час водень реагує з киснем, утворюючи воду.
Як пул хімічних реакцій ключовим технологічним ядром стека паливних елементів є «протонообмінна мембрана». Дві сторони плівки розташовані близько до шару каталізатора, щоб розкласти водень на заряджені іони. Оскільки молекула водню мала, електрони, що несуть водень, можуть дрейфувати до протилежної крізь крихітні отвори плівки. Однак у процесі проходження електронів, що несуть водень, через отвори плівки, електрони відриваються від молекул, залишаючи лише позитивно заряджені протони водню, щоб досягти іншого кінця через плівку.
Протони воднюпритягуються до електрода з іншого боку плівки та з’єднуються з молекулами кисню. Електродні пластини з обох боків плівки розщеплюють водень на позитивні іони водню та електрони, а кисень — на атоми кисню, щоб захопити електрони та перетворити їх на іони кисню (від’ємна електрика). Електрони утворюють струм між пластинами електродів, а два іони водню та один іон кисню з’єднуються, утворюючи воду, яка стає єдиним «відходом» у процесі реакції. По суті, весь процес експлуатації є процесом виробництва електроенергії. З прогресом реакції окислення електрони безперервно передаються, утворюючи струм, необхідний для керування автомобілем.
Час публікації: 12 лютого 2022 р