Принцип на работа и предности на водородните горивни ќелии

Горивна ќелијаl е еден вид уред за конверзија на енергија, кој може да ја претвори електрохемиската енергија на горивото во електрична енергија. Се нарекува горивна ќелија бидејќи е електрохемиски уред за производство на енергија заедно со батеријата. Горивна ќелија што користи водород како гориво е водородна горивна ќелија. Водородната горивна ќелија може да се разбере како реакција на електролиза на водата во водород и кислород. Процесот на реакција на водородната горивна ќелија е чист и ефикасен. Водородната горивна ќелија не е ограничена со термичката ефикасност од 42% на Карноовиот циклус што се користи во традиционалните автомобилски мотори, а ефикасноста може да достигне повеќе од 60%.

За разлика од ракетите, водородните горивни ќелии генерираат кинетичка енергија преку насилна реакција на согорување на водород и кислород и ја ослободуваат слободната енергија на Гибс во водородот преку каталитички уреди. Слободната енергија на Гибс е електрохемиска енергија што вклучува ентропија и други теории. Принципот на работа на водородните горивни ќелии е дека водородот се разградува на водородни јони (т.е. протони) и електрони преку катализаторот (платина) во позитивната електрода на ќелијата. Водородните јони минуваат низ мембраната за размена на протони до негативната електрода, а кислородот реагира за да стане вода и топлина, а соодветните електрони течат од позитивната електрода до негативната електрода преку надворешното коло за да генерираат електрична енергија.

Востек на горивни ќелии, се врши реакцијата на водород и кислород, и во процесот има пренос на полнеж, што резултира со струја. Во исто време, водородот реагира со кислород и произведува вода.
Како базен за хемиски реакции, клучното технолошко јадро на горивните ќелии е „мембрана за размена на протони“. Двете страни на филмот се блиску до катализаторот за да се разложи водородот во наелектризирани јони. Бидејќи молекулата на водород е мала, електроните што носат водород можат да се движат кон спротивната страна низ ситните дупки на филмот. Меѓутоа, во процесот на минување на електроните што носат водород низ дупките на филмот, електроните се одвојуваат од молекулите, оставајќи само позитивно наелектризираните протони на водород да стигнат до другиот крај низ филмот.
Водородни протонисе привлекуваат кон електродата од другата страна на филмот и се спојуваат со молекулите на кислород. Електродните плочи од двете страни на филмот го делат водородот на позитивни јони на водород и електрони, а кислородот го делат на атоми на кислород за да ги заробат електроните и да ги претворат во јони на кислород (негативен електрицитет). Електроните формираат струја помеѓу електродните плочи, а два јони на водород и еден јон на кислород се спојуваат за да формираат вода, која станува единствениот „отпад“ во процесот на реакција. Во суштина, целиот процес на работа е процес на производство на енергија. Со напредокот на реакцијата на оксидација, електроните континуирано се пренесуваат за да ја формираат струјата потребна за возење на автомобилот.