Brenselcellel er en type energiomformingsenhet som kan konvertere den elektrokjemiske energien i drivstoff til elektrisk energi. Den kalles brenselcelle fordi den er en elektrokjemisk kraftgenererende enhet sammen med batteriet. En brenselcelle som bruker hydrogen som drivstoff er en hydrogenbrenselcelle. Hydrogenbrenselcelle kan forstås som reaksjonen av vannelektrolyse til hydrogen og oksygen. Reaksjonsprosessen til en hydrogenbrenselcelle er ren og effektiv. En hydrogenbrenselcelle er ikke begrenset av den termiske virkningsgraden på 42 % i Carnot-syklusen som brukes i tradisjonelle bilmotorer, og virkningsgraden kan nå mer enn 60 %.
I motsetning til raketter genererer hydrogenbrenselceller kinetisk energi gjennom den voldsomme reaksjonen mellom forbrenning av hydrogen og oksygen, og frigjør Gibbs fri energi i hydrogenet gjennom katalytiske enheter. Gibbs fri energi er en elektrokjemisk energi som involverer entropi og andre teorier. Virkemåten til en hydrogenbrenselcelle er at hydrogen spaltes til hydrogenioner (dvs. protoner) og elektroner gjennom katalysatoren (platina) i cellens positive elektrode. Hydrogenioner passerer gjennom protonutvekslingsmembranen til den negative elektroden, og oksygen reagerer for å bli til vann og varme, og de tilsvarende elektronene strømmer fra den positive elektroden til den negative elektroden gjennom den eksterne kretsen for å generere elektrisk energi.
Ibrenselcellestabel, reaksjonen mellom hydrogen og oksygen utføres, og det skjer ladningsoverføring i prosessen, noe som resulterer i strøm. Samtidig reagerer hydrogen med oksygen for å produsere vann.
Som et kjemisk reaksjonsbasseng er den viktigste teknologiske kjernen i brenselcellestakken en «protonbyttermembran». De to sidene av filmen er nær katalysatorlaget for å dekomponere hydrogenet til ladede ioner. Fordi hydrogenmolekylet er lite, kan de hydrogenbærende elektronene drive til det motsatte gjennom de små hullene i filmen. Imidlertid, i prosessen der de hydrogenbærende elektronene passerer gjennom hullene i filmen, blir elektronene strippet fra molekylene, slik at bare de positivt ladede hydrogenprotonene når den andre enden gjennom filmen.
Hydrogenprotonertiltrekkes av elektroden på den andre siden av filmen og kombineres med oksygenmolekyler. Elektrodeplatene på begge sider av filmen splitter hydrogen i positive hydrogenioner og elektroner, og splitter oksygen i oksygenatomer for å fange elektroner og omdanne dem til oksygenioner (negativ elektrisitet). Elektroner danner en strøm mellom elektrodeplatene, og to hydrogenioner og ett oksygenion kombineres for å danne vann, som blir det eneste "avfallet" i reaksjonsprosessen. I hovedsak er hele driftsprosessen kraftproduksjonsprosessen. Etter hvert som oksidasjonsreaksjonen utvikler seg, overføres elektroner kontinuerlig for å danne strømmen som kreves for å drive bilen.
Publisert: 12. februar 2022