Brandstofcell is een soort energieomzetter die de elektrochemische energie van brandstof kan omzetten in elektrische energie. Het wordt een brandstofcel genoemd omdat het samen met de batterij een elektrochemische energieopwekker is. Een brandstofcel die waterstof als brandstof gebruikt, is een waterstofbrandstofcel. Een waterstofbrandstofcel kan worden opgevat als de reactie van waterelektrolyse tot waterstof en zuurstof. Het reactieproces van een waterstofbrandstofcel is schoon en efficiënt. De waterstofbrandstofcel wordt niet beperkt door de thermische efficiëntie van 42% van de Carnot-cyclus die in traditionele automotoren wordt gebruikt, en de efficiëntie kan oplopen tot meer dan 60%.
In tegenstelling tot raketten genereren waterstofbrandstofcellen kinetische energie door de heftige reactie van waterstof en zuurstofverbranding, en geven ze de vrije Gibbs-energie in waterstof vrij via katalytische apparaten. Vrije Gibbs-energie is een elektrochemische energie die entropie en andere theorieën omvat. Het werkingsprincipe van waterstofbrandstofcellen is dat waterstof via de katalysator (platina) in de positieve elektrode van de cel wordt ontleed in waterstofionen (d.w.z. protonen) en elektronen. Waterstofionen passeren het protonenuitwisselingsmembraan naar de negatieve elektrode en zuurstof reageert tot water en warmte, waarna de corresponderende elektronen via het externe circuit van de positieve elektrode naar de negatieve elektrode stromen om elektrische energie op te wekken.
In debrandstofcelstapelDe reactie van waterstof en zuurstof vindt plaats, waarbij lading wordt overgedragen en stroom ontstaat. Tegelijkertijd reageert waterstof met zuurstof om water te produceren.
Als chemische reactiepool is het "protonenuitwisselingsmembraan" de belangrijkste technologische kern van de brandstofcelstapel. De twee zijden van de film bevinden zich dicht bij de katalysatorlaag om waterstof te ontbinden in geladen ionen. Omdat het waterstofmolecuul klein is, kunnen de waterstofdragende elektronen via de kleine gaatjes in de film naar de andere kant afdrijven. Wanneer de waterstofdragende elektronen echter door de gaatjes in de film stromen, worden de elektronen van de moleculen losgemaakt, waardoor alleen de positief geladen waterstofprotonen de andere kant van de film bereiken.
Waterstofprotonenworden aangetrokken door de elektrode aan de andere kant van de film en binden zich aan zuurstofmoleculen. De elektrodeplaten aan beide zijden van de film splitsen waterstof in positieve waterstofionen en elektronen, en splitsen zuurstof in zuurstofatomen om elektronen te vangen en om te zetten in zuurstofionen (negatieve elektriciteit). Elektronen vormen een stroom tussen de elektrodeplaten, en twee waterstofionen en één zuurstofion combineren om water te vormen, dat het enige "afval" in het reactieproces vormt. In wezen is het hele proces het proces van energieopwekking. Naarmate de oxidatiereactie vordert, worden elektronen continu overgedragen om de stroom te vormen die nodig is om de auto aan te drijven.
Geplaatst op: 12-02-2022