ÜzemanyagcellaAz l egyfajta energiaátalakító eszköz, amely az üzemanyag elektrokémiai energiáját képes elektromos energiává alakítani. Üzemanyagcellának nevezik, mert az akkumulátorral együtt elektrokémiai energiatermelő eszköz. A hidrogént üzemanyagcellaként használó üzemanyagcella hidrogén üzemanyagcella. A hidrogén üzemanyagcella a víz elektrolízisének hidrogénné és oxigénné történő reakciójaként értelmezhető. A hidrogén üzemanyagcella reakciófolyamata tiszta és hatékony. A hidrogén üzemanyagcellát nem korlátozza a hagyományos autómotorokban használt Carnot-ciklus 42%-os termikus hatásfoka, és a hatásfok elérheti a 60%-ot is.
A rakétákkal ellentétben a hidrogén üzemanyagcellák a hidrogén és az oxigén heves égési reakciója révén termelnek kinetikus energiát, és katalitikus eszközökön keresztül szabadítják fel a hidrogén Gibbs-szabadenergiáját. A Gibbs-szabadenergia egy elektrokémiai energia, amely entrópiát és más elméleteket is magában foglal. A hidrogén üzemanyagcella működési elve az, hogy a hidrogén a cella pozitív elektródájában lévő katalizátoron (platina) keresztül hidrogénionokra (azaz protonokra) és elektronokra bomlik. A hidrogénionok átjutnak a protoncserélő membránon a negatív elektródához, és az oxigén reakcióba lépve vízzé és hővé alakul, és a megfelelő elektronok a pozitív elektródától a negatív elektródáig áramlanak a külső áramkörön keresztül, elektromos energiát termelve.
Aüzemanyagcella-köteg, a hidrogén és az oxigén reakciója végbemegy, és a folyamat során töltésátvitel történik, ami áramot eredményez. Ezzel egyidejűleg a hidrogén reakcióba lép az oxigénnel, vizet képezve.
Kémiai reakcióközpontként az üzemanyagcella-köteg kulcsfontosságú technológiai magja a „protoncserélő membrán”. A film két oldala közel van a katalizátorréteghez, hogy a hidrogént töltéssel rendelkező ionokká bontsa. Mivel a hidrogénmolekula kicsi, a hidrogént hordozó elektronok a film apró lyukain keresztül az ellenkező irányba sodródhatnak. Azonban a hidrogént hordozó elektronok film lyukain való áthaladása során az elektronok leválnak a molekulákról, így csak a pozitív töltésű hidrogénprotonok maradnak, amelyek a filmen keresztül a másik véghez jutnak.
Hidrogén protonokvonzódnak a film másik oldalán lévő elektródához, és egyesülnek az oxigénmolekulákkal. A film mindkét oldalán található elektródalemezek a hidrogént pozitív hidrogénionokra és elektronokra, az oxigént pedig oxigénatomokra bontják, hogy elektronokat fogjanak be és oxigénionokká (negatív elektromossággá) alakítsák. Az elektronok áramot hoznak létre az elektródalemezek között, és két hidrogénion és egy oxigénion egyesülve vizet képez, amely a reakciófolyamat egyetlen „hulladékává” válik. Lényegében a teljes működési folyamat az energiatermelési folyamat. Az oxidációs reakció előrehaladtával az elektronok folyamatosan átkerülnek, létrehozva az autó meghajtásához szükséges áramot.
Közzététel ideje: 2022. február 12.