Eldsneytisfrumurl er eins konar orkubreytibúnaður sem getur breytt rafefnafræðilegri orku eldsneytis í raforku. Það er kallað eldsneytisfruma vegna þess að það er rafefnafræðilegur orkuframleiðandi ásamt rafhlöðunni. Eldsneytisfruma sem notar vetni sem eldsneyti er vetniseldsneytisfruma. Vetniseldsneytisfruma má skilja sem viðbrögð vatns með rafgreiningu í vetni og súrefni. Viðbragðsferlið í vetniseldsneytisfrumu er hreint og skilvirkt. Vetniseldsneytisfruma er ekki takmörkuð við 42% varmanýtni Carnot-hringrásarinnar sem notuð er í hefðbundnum bílavélum og nýtnin getur náð meira en 60%.
Ólíkt eldflaugum mynda vetniseldsneytisfrumur hreyfiorku með hörðum viðbrögðum vetnis og súrefnisbrennslu og losa Gibbs-fríorku í vetninu í gegnum hvata. Gibbs-fríorka er rafefnafræðileg orka sem felur í sér entropíu og aðrar kenningar. Virkni vetniseldsneytisfrumu er sú að vetni er brotið niður í vetnisjónir (þ.e. róteindir) og rafeindir í gegnum hvata (platínu) í jákvæðu rafskauti frumunnar. Vetnisjónir fara í gegnum róteindaskiptihimnu að neikvæðu rafskautinu og súrefni hvarfast við að verða að vatni og hita, og samsvarandi rafeindir flæða frá jákvæðu rafskautinu að neikvæðu rafskautinu í gegnum ytri hringrásina til að mynda raforku.
Íeldsneytisfrumustafla, vetni og súrefni hvarfast við og hleðsla flyst yfir í ferlinu, sem leiðir til straums. Á sama tíma hvarfast vetni við súrefni og myndar vatn.
Sem efnahvarfslaug er lykiltækni kjarni eldsneytisfrumunnar „róteindaskiptahimna“. Báðar hliðar filmunnar eru nálægt hvatalaginu til að brjóta niður vetnið í hlaðnar jónir. Þar sem vetnissameindin er lítil geta vetnisberandi rafeindir rekið til hins enda í gegnum örsmá göt filmunnar. Hins vegar, þegar vetnisberandi rafeindir fara í gegnum göt filmunnar, eru rafeindirnar fjarlægðar af sameindunum og aðeins jákvætt hlaðnar vetnisróteindir komast í gegnum filmuna í gegnum hana.
Vetnisrótónurlaðast að rafskautinu hinum megin við filmuna og sameinast súrefnissameindum. Rafskautsplöturnar báðum megin við filmuna kljúfa vetni í jákvæðar vetnisjónir og rafeindir og kljúfa súrefni í súrefnisatóm til að fanga rafeindir og breyta þeim í súrefnisjónir (neikvæð rafmagn). Rafeindirnar mynda straum milli rafskautsplatnanna og tvær vetnisjónir og ein súrefnisjón sameinast og mynda vatn, sem verður eina „úrgangurinn“ í viðbragðsferlinu. Í raun er allt rekstrarferlið orkuframleiðsluferli. Með framvindu oxunarviðbragða eru rafeindir stöðugt fluttar til að mynda strauminn sem þarf til að knýja bílinn.
Birtingartími: 12. febrúar 2022