Pila de combustiblel és un tipus de dispositiu de conversió d'energia que pot convertir l'energia electroquímica del combustible en energia elèctrica. S'anomena pila de combustible perquè és un dispositiu de generació d'energia electroquímica juntament amb la bateria. Una pila de combustible que utilitza hidrogen com a combustible és una pila de combustible d'hidrogen. La pila de combustible d'hidrogen es pot entendre com la reacció de l'electròlisi de l'aigua en hidrogen i oxigen. El procés de reacció de la pila de combustible d'hidrogen és net i eficient. La pila de combustible d'hidrogen no està limitada per l'eficiència tèrmica del 42% del cicle de Carnot utilitzat en el motor d'automòbil tradicional, i l'eficiència pot arribar a més del 60%.
A diferència dels coets, les piles de combustible d'hidrogen generen energia cinètica mitjançant la reacció violenta de la combustió de l'hidrogen i l'oxigen, i alliberen l'energia lliure de Gibbs en l'hidrogen a través de dispositius catalítics. L'energia lliure de Gibbs és una energia electroquímica que implica l'entropia i altres teories. El principi de funcionament de la pila de combustible d'hidrogen és que l'hidrogen es descompon en ions d'hidrogen (és a dir, protons) i electrons a través del catalitzador (platí) a l'elèctrode positiu de la pila. Els ions d'hidrogen passen a través de la membrana d'intercanvi de protons fins a l'elèctrode negatiu i l'oxigen reacciona per convertir-se en aigua i calor, i els electrons corresponents flueixen de l'elèctrode positiu a l'elèctrode negatiu a través del circuit extern per generar energia elèctrica.
En elpila de piles de combustible, es duu a terme la reacció de l'hidrogen i l'oxigen, i hi ha una transferència de càrrega en el procés, que resulta en corrent. Al mateix temps, l'hidrogen reacciona amb l'oxigen per produir aigua.
Com a reserva de reaccions químiques, el nucli tecnològic clau de la pila de piles de combustible és la "membrana d'intercanvi de protons". Les dues cares de la pel·lícula estan a prop de la capa catalitzadora per descompondre l'hidrogen en ions carregats. Com que la molècula d'hidrogen és petita, els electrons que transporten l'hidrogen poden desplaçar-se cap a l'altre extrem a través dels petits forats de la pel·lícula. Tanmateix, en el procés en què els electrons que transporten l'hidrogen passen pels forats de la pel·lícula, els electrons es desprenen de les molècules, deixant només els protons d'hidrogen carregats positivament per arribar a l'altre extrem a través de la pel·lícula.
protons d'hidrogensón atrets per l'elèctrode de l'altra banda de la pel·lícula i es combinen amb les molècules d'oxigen. Les plaques d'elèctrodes a banda i banda de la pel·lícula divideixen l'hidrogen en ions d'hidrogen positius i electrons, i divideixen l'oxigen en àtoms d'oxigen per capturar electrons i convertir-los en ions d'oxigen (electricitat negativa). Els electrons formen un corrent entre les plaques d'elèctrodes, i dos ions d'hidrogen i un ió d'oxigen es combinen per formar aigua, que es converteix en l'únic "residu" en el procés de reacció. En essència, tot el procés d'operació és el procés de generació d'energia. Amb el progrés de la reacció d'oxidació, els electrons es transfereixen contínuament per formar el corrent necessari per conduir el cotxe.
Data de publicació: 12 de febrer de 2022