Отын батареясыl - отынның электрохимиялық энергиясын электр энергиясына айналдыра алатын энергия түрлендіру құрылғысының бір түрі. Ол отын элементі деп аталады, себебі ол аккумулятормен бірге электрохимиялық энергия өндіру құрылғысы болып табылады. Сутекті отын ретінде пайдаланатын отын элементі - сутегі отын элементі. Сутегі отын элементін су электролизінің сутегі мен оттегіге реакциясы ретінде түсінуге болады. Сутегі отын элементінің реакция процесі таза және тиімді. Сутегі отын элементі дәстүрлі автомобиль қозғалтқышында қолданылатын Карно циклінің 42% жылу тиімділігімен шектелмейді және тиімділігі 60%-дан астамға жетуі мүмкін.
Зымырандардан айырмашылығы, сутегі отын элементтері сутегі мен оттегінің жануының күшті реакциясы арқылы кинетикалық энергияны өндіреді және каталитикалық құрылғылар арқылы сутегідегі Гиббстің бос энергиясын бөліп шығарады. Гиббстің бос энергиясы - энтропия мен басқа теорияларды қамтитын электрохимиялық энергия. Сутегі отын элементінің жұмыс принципі - сутегі элементтің оң электродындағы катализатор (Платина) арқылы сутегі иондарына (яғни протондарға) және электрондарға ыдырайды. Сутегі иондары протон алмасу мембранасы арқылы теріс электродқа өтеді және оттегі су мен жылуға айналу үшін әрекеттеседі, ал сәйкес электрондар электр энергиясын өндіру үшін сыртқы тізбек арқылы оң электродтан теріс электродқа ағады.
Ішіндеотын ұяшығының стегі, сутегі мен оттегінің реакциясы жүреді және процесте заряд алмасуы жүреді, нәтижесінде ток пайда болады. Сонымен қатар, сутегі оттегімен әрекеттесіп, су түзеді.
Химиялық реакция пулы ретінде отын ұяшығының негізгі технологиялық өзегі «протон алмасу мембранасы» болып табылады. Қабықшаның екі жағы сутекті зарядталған иондарға ыдырату үшін катализатор қабатына жақын орналасқан. Сутегі молекуласы кішкентай болғандықтан, сутегі тасымалдайтын электрондар қабықшаның кішкентай тесіктері арқылы қарама-қарсы жаққа қарай жылжи алады. Дегенмен, сутегі тасымалдайтын электрондардың қабықшаның тесіктерінен өту процесінде электрондар молекулалардан бөлініп, қабықша арқылы екінші ұшына тек оң зарядталған сутегі протондары ғана жетеді.
Сутегі протондарыпленканың екінші жағындағы электродқа тартылып, оттегі молекулаларымен бірігеді. Пленканың екі жағындағы электрод пластиналары сутекті оң сутегі иондары мен электрондарға бөледі, ал оттегіні оттегі атомдарына бөліп, электрондарды ұстап, оларды оттегі иондарына (теріс электр) айналдырады. Электрондар электрод пластиналары арасында ток түзеді, ал екі сутегі ионы мен бір оттегі ионы су түзу үшін бірігеді, бұл реакция процесіндегі жалғыз «қалдыққа» айналады. Негізінде, бүкіл жұмыс процесі энергия өндіру процесі болып табылады. Тотығу реакциясының жүруімен электрондар көлікті жүргізу үшін қажетті ток түзу үшін үздіксіз ауысады.
Жарияланған уақыты: 2022 жылғы 12 ақпан