Kuro elementasl yra energijos konversijos įrenginys, galintis paversti degalų elektrocheminę energiją elektros energija. Jis vadinamas kuro elementu, nes kartu su akumuliatoriumi yra elektrocheminis energijos gamybos įrenginys. Kuro elementas, naudojantis vandenilį kaip kurą, yra vandenilio kuro elementas. Vandenilio kuro elementas gali būti suprantamas kaip vandens elektrolizės reakcija į vandenilį ir deguonį. Vandenilio kuro elemento reakcijos procesas yra švarus ir efektyvus. Vandenilio kuro elemento neriboja 42 % Karno ciklo, naudojamo tradiciniame automobilių variklyje, šiluminis efektyvumas, o efektyvumas gali siekti daugiau nei 60 %.
Skirtingai nuo raketų, vandenilio kuro elementai generuoja kinetinę energiją per audringą vandenilio ir deguonies degimo reakciją ir katalizinių įtaisų pagalba išskiria vandenilio laisvąją Gibso energiją. Gibso laisvoji energija yra elektrocheminė energija, susijusi su entropija ir kitomis teorijomis. Vandenilio kuro elemento veikimo principas yra tas, kad vandenilis per katalizatorių (platiną) teigiamame elemento elektrode skyla į vandenilio jonus (t. y. protonus) ir elektronus. Vandenilio jonai pereina per protonų mainų membraną į neigiamą elektrodą, o deguonis reaguoja virsdami vandeniu ir šiluma, o atitinkami elektronai teka iš teigiamo elektrodo į neigiamą elektrodą per išorinę grandinę, generuodami elektros energiją.
Įkuro elementų blokas, vyksta vandenilio ir deguonies reakcija, kurios metu vyksta krūvio perdavimas, dėl kurio susidaro srovė. Tuo pačiu metu vandenilis reaguoja su deguonimi ir susidaro vanduo.
Kaip cheminės reakcijos baseinas, pagrindinis kuro elementų bloko technologinis branduolys yra „protonų mainų membrana“. Abi plėvelės pusės yra arti katalizatoriaus sluoksnio, kad suskaidytų vandenilį į įkrautus jonus. Kadangi vandenilio molekulė yra maža, vandenilį pernešantys elektronai gali judėti į priešingą pusę per mažas plėvelės skylutes. Tačiau vandenilį pernešantiems elektronams praeinant pro plėvelės skylutes, elektronai yra atskiriami nuo molekulių, paliekant tik teigiamai įkrautus vandenilio protonus, kurie pasiekia kitą plėvelės galą.
Vandenilio protonaitraukiami prie kitoje plėvelės pusėje esančio elektrodo ir susijungia su deguonies molekulėmis. Abiejose plėvelės pusėse esančios elektrodų plokštės skaido vandenilį į teigiamus vandenilio jonus ir elektronus, o deguonį – į deguonies atomus, kad pagauti elektronus ir paversti juos deguonies jonais (neigiama elektra). Elektronai sudaro srovę tarp elektrodų plokščių, o du vandenilio jonai ir vienas deguonies jonas susijungia ir sudaro vandenį, kuris tampa vienintele reakcijos proceso „atlieka“. Iš esmės visas veikimo procesas yra energijos gamybos procesas. Vykstant oksidacijos reakcijai, elektronai nuolat perduodami, kad susidarytų srovė, reikalinga automobiliui vairuoti.
Įrašo laikas: 2022 m. vasario 12 d.