Վառելիքային բջիջl-ը էներգիայի փոխակերպման սարք է, որը կարող է վառելիքի էլեկտրաքիմիական էներգիան վերածել էլեկտրական էներգիայի: Այն կոչվում է վառելիքային բջիջ, քանի որ այն էլեկտրաքիմիական էներգիայի արտադրության սարք է մարտկոցի հետ միասին: Վառելիքային բջիջը, որն օգտագործում է ջրածինը որպես վառելիք, ջրածնային վառելիքային բջիջ է: Ջրածնային վառելիքային բջիջը կարելի է հասկանալ որպես ջրի էլեկտրոլիզի ռեակցիա ջրածնի և թթվածնի: Ջրածնային վառելիքային բջիջի ռեակցիայի գործընթացը մաքուր և արդյունավետ է: Ջրածնային վառելիքային բջիջը չի սահմանափակվում ավանդական ավտոմոբիլային շարժիչներում օգտագործվող Կարնոյի ցիկլի 42% ջերմային արդյունավետությամբ, և արդյունավետությունը կարող է հասնել ավելի քան 60%-ի:
Ի տարբերություն հրթիռների, ջրածնային վառելիքային մարտկոցները կինետիկ էներգիա են առաջացնում ջրածնի և թթվածնի այրման բռնի ռեակցիայի միջոցով և կատալիտիկ սարքերի միջոցով արտանետում են ջրածնի մեջ առկա Գիբսի ազատ էներգիան: Գիբսի ազատ էներգիան էլեկտրաքիմիական էներգիա է, որը ներառում է էնտրոպիա և այլ տեսություններ: Ջրածնային վառելիքային մարտկոցի աշխատանքային սկզբունքն այն է, որ ջրածինը բջջի դրական էլեկտրոդում կատալիզատորի (պլատինի) միջոցով քայքայվում է ջրածնի իոնների (այսինքն՝ պրոտոնների) և էլեկտրոնների: Ջրածնի իոնները պրոտոնափոխանակման թաղանթով անցնում են դեպի բացասական էլեկտրոդ, և թթվածինը փոխազդում է՝ վերածվելով ջրի և ջերմության, և համապատասխան էլեկտրոնները դրական էլեկտրոդից հոսում են դեպի բացասական էլեկտրոդ՝ արտաքին շղթայի միջոցով՝ էլեկտրական էներգիա առաջացնելու համար:
Մեջվառելիքային բջիջների կույտ, տեղի է ունենում ջրածնի և թթվածնի ռեակցիա, և այդ ընթացքում տեղի է ունենում լիցքի փոխանցում, ինչի արդյունքում առաջանում է հոսանք։ Միևնույն ժամանակ, ջրածինը ռեակցիայի մեջ է մտնում թթվածնի հետ՝ առաջացնելով ջուր։
Որպես քիմիական ռեակցիայի լողավազան, վառելիքային բջիջների կույտի հիմնական տեխնոլոգիական միջուկը «պրոտոնային փոխանակման թաղանթն» է: Թաղանթի երկու կողմերը մոտ են կատալիզատորի շերտին՝ ջրածինը լիցքավորված իոնների քայքայելու համար: Քանի որ ջրածնի մոլեկուլը փոքր է, ջրածին կրող էլեկտրոնները կարող են տեղաշարժվել հակառակ ուղղությամբ՝ թաղանթի փոքրիկ անցքերով: Սակայն, ջրածին կրող էլեկտրոնների թաղանթի անցքերով անցնելու գործընթացում էլեկտրոնները անջատվում են մոլեկուլներից, թողնելով միայն դրական լիցքավորված ջրածնի պրոտոնները, որոնք հասնում են թաղանթի մյուս ծայրին:
Ջրածնի պրոտոններձգվում են թաղանթի մյուս կողմում գտնվող էլեկտրոդին և միանում թթվածնի մոլեկուլներին: Թաղանթի երկու կողմերում գտնվող էլեկտրոդային թիթեղները ջրածինը բաժանում են դրական ջրածնի իոնների և էլեկտրոնների, իսկ թթվածինը բաժանում են թթվածնի ատոմների՝ էլեկտրոններ որսալու և դրանք թթվածնի իոնների վերածելու համար (բացասական էլեկտրականություն): Էլեկտրոնները հոսանք են առաջացնում էլեկտրոդային թիթեղների միջև, և երկու ջրածնի իոնները և մեկ թթվածնի իոնը միանում են՝ առաջացնելով ջուր, որը դառնում է ռեակցիայի գործընթացի միակ «թափոնը»: Ըստ էության, ամբողջ շահագործման գործընթացը էներգիայի արտադրության գործընթաց է: Օքսիդացման ռեակցիայի առաջընթացի հետ մեկտեղ էլեկտրոնները անընդհատ փոխանցվում են՝ առաջացնելով մեքենան վարելու համար անհրաժեշտ հոսանքը:
Հրապարակման ժամանակը. Փետրվարի 12-2022