Principio de funcionamento e vantaxes dunha pila de combustible de hidróxeno

Celda de combustiblel é un tipo de dispositivo de conversión de enerxía que pode converter a enerxía electroquímica do combustible en enerxía eléctrica. Chámase pila de combustible porque é un dispositivo de xeración de enerxía electroquímica xunto coa batería. Unha pila de combustible que usa hidróxeno como combustible é unha pila de combustible de hidróxeno. A pila de combustible de hidróxeno pódese entender como a reacción da electrólise da auga en hidróxeno e osíxeno. O proceso de reacción da pila de combustible de hidróxeno é limpo e eficiente. A pila de combustible de hidróxeno non está limitada pola eficiencia térmica do 42 % do ciclo de Carnot utilizado no motor de automóbiles tradicional, e a eficiencia pode alcanzar máis do 60 %.

A diferenza dos foguetes, as pilas de combustible de hidróxeno xeran enerxía cinética mediante a reacción violenta da combustión do hidróxeno e o osíxeno e liberan a enerxía libre de Gibbs no hidróxeno mediante dispositivos catalíticos. A enerxía libre de Gibbs é unha enerxía electroquímica que implica a entropía e outras teorías. O principio de funcionamento da pila de combustible de hidróxeno é que o hidróxeno se descompón en ións de hidróxeno (é dicir, protóns) e electróns a través do catalizador (platino) no eléctrodo positivo da pila. Os ións de hidróxeno pasan a través da membrana de intercambio de protóns ata o eléctrodo negativo e o osíxeno reacciona para converterse en auga e calor, e os electróns correspondentes flúen do eléctrodo positivo ao eléctrodo negativo a través do circuíto externo para xerar enerxía eléctrica.

Nopila de pilas de combustible, lévase a cabo a reacción do hidróxeno e o osíxeno, e hai unha transferencia de carga no proceso, o que resulta en corrente. Ao mesmo tempo, o hidróxeno reacciona co osíxeno para producir auga.
Como reserva de reaccións químicas, o núcleo tecnolóxico clave da pila de combustible é a "membrana de intercambio de protóns". Os dous lados da película están preto da capa de catalizador para descompoñer o hidróxeno en ións cargados. Debido a que a molécula de hidróxeno é pequena, os electróns que transportan hidróxeno poden desprazarse cara ao lado oposto a través dos pequenos buratos da película. Non obstante, no proceso de que os electróns que transportan hidróxeno pasan a través dos buratos da película, os electróns son retirados das moléculas, deixando só os protóns de hidróxeno cargados positivamente para chegar ao outro extremo a través da película.
protóns de hidróxenoson atraídos polo eléctrodo do outro lado da película e combínanse coas moléculas de osíxeno. As placas de eléctrodos a ambos os dous lados da película dividen o hidróxeno en ións de hidróxeno positivos e electróns, e dividen o osíxeno en átomos de osíxeno para capturar electróns e convertelos en ións de osíxeno (electricidade negativa). Os electróns forman unha corrente entre as placas de eléctrodos, e dous ións de hidróxeno e un ión de osíxeno combínanse para formar auga, que se converte no único "residuo" no proceso de reacción. En esencia, todo o proceso de operación é o proceso de xeración de enerxía. Co progreso da reacción de oxidación, os electróns transfírense continuamente para formar a corrente necesaria para impulsar o coche.