Brandstofsell is 'n soort energie-omskakelingstoestel wat die elektrochemiese energie van brandstof in elektriese energie kan omskakel. Dit word 'n brandstofsel genoem omdat dit 'n elektrochemiese kragopwekkingstoestel saam met die battery is. 'n Brandstofsel wat waterstof as brandstof gebruik, is 'n waterstofbrandstofsel. Waterstofbrandstofsel kan verstaan word as die reaksie van waterelektrolise in waterstof en suurstof. Die reaksieproses van waterstofbrandstofsel is skoon en doeltreffend. Waterstofbrandstofsel word nie beperk deur die 42% termiese doeltreffendheid van die Carnot-siklus wat in tradisionele motorenjins gebruik word nie, en die doeltreffendheid kan meer as 60% bereik.
Anders as vuurpyle, genereer waterstofbrandstofselle kinetiese energie deur die hewige reaksie van waterstof- en suurstofverbranding, en stel die Gibbs-vrye energie in waterstof vry deur katalitiese toestelle. Gibbs-vrye energie is 'n elektrochemiese energie wat entropie en ander teorieë behels. Die werkbeginsel van 'n waterstofbrandstofsel is dat waterstof deur die katalisator (platinum) in die positiewe elektrode van die sel in waterstofione (d.w.s. protone) en elektrone ontbind word. Waterstofione beweeg deur die protonuitruilmembraan na die negatiewe elektrode en suurstof reageer om water en hitte te word, en die ooreenstemmende elektrone vloei van die positiewe elektrode na die negatiewe elektrode deur die eksterne stroombaan om elektriese energie op te wek.
In diebrandstofselstapel, word die reaksie van waterstof en suurstof uitgevoer, en daar is ladingsoordrag in die proses, wat stroom tot gevolg het. Terselfdertyd reageer waterstof met suurstof om water te produseer.
As 'n chemiese reaksiepoel is die sleuteltegnologiekern van brandstofselstapel die "protonuitruilmembraan". Die twee kante van die film is naby die katalisatorlaag om die waterstof in gelaaide ione te ontbind. Omdat die waterstofmolekule klein is, kan die waterstofdraende elektrone deur die klein gaatjies van die film na die teenoorgestelde kant dryf. In die proses waar die waterstofdraende elektrone deur die gaatjies van die film beweeg, word die elektrone egter van die molekules gestroop, wat slegs die positief gelaaide waterstofprotone oorlaat om die ander kant deur die film te bereik.
Waterstofprotoneword aangetrek na die elektrode aan die ander kant van die film en verbind met suurstofmolekules. Die elektrodeplate aan beide kante van die film verdeel waterstof in positiewe waterstofione en elektrone, en verdeel suurstof in suurstofatome om elektrone vas te vang en in suurstofione (negatiewe elektrisiteit) te omskep. Elektrone vorm 'n stroom tussen die elektrodeplate, en twee waterstofione en een suurstofioon verbind om water te vorm, wat die enigste "afval" in die reaksieproses word. In wese is die hele bedryfsproses die kragopwekkingsproses. Met die vorder van die oksidasiereaksie word elektrone voortdurend oorgedra om die stroom te vorm wat nodig is om die motor aan te dryf.
Plasingstyd: 12 Februarie 2022