Prinsipyo sa pagtrabaho ug mga bentaha sa hydrogen fuel cell stack

Selyo sa gasolinaAng l usa ka klase sa energy conversion device, nga maka-convert sa electrochemical energy sa fuel ngadto sa electrical energy. Gitawag kini nga fuel cell tungod kay kini usa ka electrochemical power generation device uban sa baterya. Ang fuel cell nga naggamit og hydrogen isip fuel usa ka hydrogen fuel cell. Ang hydrogen fuel cell masabtan nga reaksyon sa water electrolysis ngadto sa hydrogen ug oxygen. Ang proseso sa reaksyon sa hydrogen fuel cell limpyo ug episyente. Ang hydrogen fuel cell dili limitado sa 42% nga thermal efficiency sa Carnot cycle nga gigamit sa tradisyonal nga makina sa awto, ug ang efficiency mahimong moabot sa labaw sa 60%.

Dili sama sa mga rocket, ang mga hydrogen fuel cell makamugna og kinetic energy pinaagi sa kusog nga reaksyon sa hydrogen ug oxygen combustion, ug mopagawas sa Gibbs free energy sa hydrogen pinaagi sa catalytic devices. Ang Gibbs free energy usa ka electrochemical energy nga naglambigit sa entropy ug uban pang mga teorya. Ang prinsipyo sa pagtrabaho sa hydrogen fuel cell mao nga ang hydrogen madugmok ngadto sa hydrogen ions (ie protons) ug electrons pinaagi sa catalyst (Platinum) sa positive electrode sa cell. Ang mga hydrogen ions moagi sa proton exchange membrane ngadto sa negative electrode ug ang oxygen mo-react aron mahimong tubig ug kainit, ug ang katugbang nga mga electron moagos gikan sa positive electrode ngadto sa negative electrode pinaagi sa external circuit aron makamugna og electric energy.

Sapundok sa selula sa gasolina, ang reaksyon sa hydrogen ug oxygen mahitabo, ug adunay pagbalhin sa karga sa proseso, nga moresulta sa kuryente. Sa samang higayon, ang hydrogen mo-react sa oxygen aron makahimo og tubig.
Isip usa ka chemical reaction pool, ang pangunang teknolohiya sa fuel cell stack mao ang "proton exchange membrane". Ang duha ka kilid sa film duol sa catalyst layer aron madugmok ang hydrogen ngadto sa mga charged ions. Tungod kay gamay ang molekula sa hydrogen, ang mga electron nga nagdala sa hydrogen mahimong mobalhin ngadto sa pikas tumoy agi sa gagmay nga mga buho sa film. Bisan pa, sa proseso sa mga electron nga nagdala sa hydrogen nga moagi sa mga buho sa film, ang mga electron matangtang gikan sa mga molekula, nga magbilin lamang sa mga positibo nga charged nga hydrogen proton nga makaabot sa pikas tumoy agi sa film.
Mga proton sa hydrogenmadani sa elektrod sa pikas nga bahin sa pelikula ug mosagol sa mga molekula sa oksiheno. Ang mga plato sa elektrod sa duha ka kilid sa pelikula mobahin sa hydrogen ngadto sa positibo nga mga ion sa hydrogen ug mga electron, ug mobahin sa oksiheno ngadto sa mga atomo sa oksiheno aron makuha ang mga electron ug himuon kini nga mga ion sa oksiheno (negatibong kuryente). Ang mga electron moporma og kuryente taliwala sa mga plato sa elektrod, ug duha ka ion sa hydrogen ug usa ka ion sa oksiheno ang maghiusa aron maporma ang tubig, nga mao lamang ang "basura" sa proseso sa reaksyon. Sa esensya, ang tibuok proseso sa operasyon mao ang proseso sa pagmugna og kuryente. Uban sa pag-uswag sa reaksyon sa oksihenasyon, ang mga electron padayon nga gibalhin aron maporma ang kuryente nga gikinahanglan aron mapadagan ang sakyanan.