წყალბადის საწვავის უჯრედების დასტის მუშაობის პრინციპი და უპირატესობები

საწვავის უჯრედიl არის ენერგიის გარდამქმნელი მოწყობილობის სახეობა, რომელსაც შეუძლია საწვავის ელექტროქიმიური ენერგიის ელექტრო ენერგიად გარდაქმნა. მას საწვავის უჯრედს უწოდებენ, რადგან ის აკუმულატორთან ერთად წარმოადგენს ელექტროქიმიურ ენერგიის გენერაციის მოწყობილობას. საწვავის უჯრედი, რომელიც წყალბადს საწვავად იყენებს, არის წყალბადის საწვავის უჯრედი. წყალბადის საწვავის უჯრედი შეიძლება გავიგოთ, როგორც წყლის ელექტროლიზის რეაქცია წყალბადად და ჟანგბადად. წყალბადის საწვავის უჯრედის რეაქციის პროცესი სუფთა და ეფექტურია. წყალბადის საწვავის უჯრედი არ შემოიფარგლება ტრადიციულ საავტომობილო ძრავებში გამოყენებული კარნოს ციკლის 42%-იანი თერმული ეფექტურობით და ეფექტურობამ შეიძლება 60%-ზე მეტს მიაღწიოს.

რაკეტებისგან განსხვავებით, წყალბადის საწვავის უჯრედები კინეტიკურ ენერგიას წყალბადისა და ჟანგბადის წვის ძალადობრივი რეაქციის გზით გამოიმუშავებენ და კატალიზური მოწყობილობების მეშვეობით წყალბადში არსებულ გიბსის თავისუფალ ენერგიას გამოყოფენ. გიბსის თავისუფალი ენერგია ელექტროქიმიური ენერგიაა, რომელიც მოიცავს ენტროპიას და სხვა თეორიებს. წყალბადის საწვავის უჯრედის მუშაობის პრინციპი ის არის, რომ წყალბადი უჯრედის დადებით ელექტროდში კატალიზატორის (პლატინის) მეშვეობით იშლება წყალბადის იონებად (ანუ პროტონებად) და ელექტრონებად. წყალბადის იონები პროტონგაცვლის მემბრანის გავლით უარყოფით ელექტროდში გადადიან და ჟანგბადი რეაგირებს წყლად და სითბოდ, ხოლო შესაბამისი ელექტრონები გარე წრედის გავლით დადებითი ელექტროდიდან უარყოფით ელექტროდში გადადიან ელექტროენერგიის გენერირებისთვის.

შისაწვავის უჯრედების დასტა, წყალბადისა და ჟანგბადის რეაქცია ხორციელდება და პროცესში ხდება მუხტის გადატანა, რაც იწვევს დენის წარმოქმნას. ამავდროულად, წყალბადი რეაგირებს ჟანგბადთან წყლის წარმოსაქმნელად.
ქიმიური რეაქციის აუზის სახით, საწვავის უჯრედის დასტის ძირითადი ტექნოლოგიური ბირთვი არის „პროტონგაცვლის მემბრანა“. აპკის ორივე მხარე კატალიზატორის ფენასთან ახლოსაა, რათა წყალბადი დამუხტული იონებად დაიშალოს. წყალბადის მოლეკულის მცირე ზომის გამო, წყალბადის მატარებელ ელექტრონებს შეუძლიათ აპკის პაწაწინა ხვრელების გავლით საპირისპირო მიმართულებით გადაადგილდნენ. თუმცა, აპკის ხვრელების გავლით წყალბადის მატარებელ ელექტრონებს ელექტრონები აცალკევდება მოლეკულებიდან, რის შედეგადაც აპკის გავლით მეორე ბოლომდე მხოლოდ დადებითად დამუხტული წყალბადის პროტონები აღწევენ.
წყალბადის პროტონებიიზიდავს აპკის მეორე მხარეს მდებარე ელექტროდს და უერთდება ჟანგბადის მოლეკულებს. აპკის ორივე მხარეს არსებული ელექტროდის ფირფიტები წყალბადს დადებით წყალბადის იონებად და ელექტრონებად ყოფს, ხოლო ჟანგბადს ჟანგბადის ატომებად, რათა შეიპყროს ელექტრონები და გარდაქმნას ისინი ჟანგბადის იონებად (უარყოფით ელექტროენერგიად). ელექტრონები წარმოქმნიან დენს ელექტროდის ფირფიტებს შორის, ორი წყალბადის იონი და ერთი ჟანგბადის იონი ერთიანდება წყლის წარმოსაქმნელად, რომელიც რეაქციის პროცესში ერთადერთ „ნარჩენად“ იქცევა. არსებითად, მთელი მუშაობის პროცესი ენერგიის გამომუშავების პროცესია. დაჟანგვის რეაქციის პროგრესირებასთან ერთად, ელექტრონები განუწყვეტლივ გადაიცემა ავტომობილის სამართავად საჭირო დენის წარმოსაქმნელად.