Ogniwo paliwoweTo rodzaj urządzenia do konwersji energii, które może przekształcać energię elektrochemiczną paliwa w energię elektryczną. Nazywa się je ogniwem paliwowym, ponieważ wraz z akumulatorem jest elektrochemicznym urządzeniem do wytwarzania energii. Ogniwo paliwowe wykorzystujące wodór jako paliwo to ogniwo wodorowe. Ogniwo wodorowe można rozumieć jako reakcję elektrolizy wody na wodór i tlen. Proces reakcji w ogniwie wodorowym jest czysty i wydajny. Ogniwo wodorowe nie jest ograniczone 42% sprawnością cieplną cyklu Carnota stosowanego w tradycyjnych silnikach samochodowych, a jego sprawność może sięgać ponad 60%.
W przeciwieństwie do rakiet, ogniwa paliwowe wodorowe generują energię kinetyczną poprzez gwałtowną reakcję spalania wodoru i tlenu, a następnie uwalniają energię swobodną Gibbsa w wodorze za pomocą urządzeń katalitycznych. Energia swobodna Gibbsa to energia elektrochemiczna, obejmująca entropię i inne teorie. Zasada działania ogniw paliwowych wodorowych polega na tym, że wodór jest rozkładany na jony wodoru (tj. protony) i elektrony za pośrednictwem katalizatora (platyny) w elektrodzie dodatniej ogniwa. Jony wodoru przechodzą przez membranę wymiany protonów do elektrody ujemnej, a tlen reaguje, przekształcając się w wodę i ciepło, a odpowiadające im elektrony przepływają z elektrody dodatniej do ujemnej przez obwód zewnętrzny, generując energię elektryczną.
Wstos ogniw paliwowychZachodzi reakcja wodoru z tlenem, w wyniku której następuje przeniesienie ładunku, co skutkuje przepływem prądu. Jednocześnie wodór reaguje z tlenem, tworząc wodę.
Jako pula reakcji chemicznych, kluczowym rdzeniem technologicznym stosu ogniw paliwowych jest „membrana wymiany protonów”. Dwie strony folii znajdują się blisko warstwy katalizatora, co umożliwia rozkład wodoru na jony o ładunku. Ponieważ cząsteczka wodoru jest mała, elektrony niosące wodór mogą dryfować w przeciwnym kierunku przez drobne otwory w folii. Jednak w procesie przechodzenia elektronów niosących wodór przez otwory w folii, elektrony te są odrywane od cząsteczek, pozostawiając jedynie dodatnio naładowane protony wodoru, które mogą dotrzeć do drugiego końca folii.
Protony wodorusą przyciągane do elektrody po drugiej stronie folii i łączą się z cząsteczkami tlenu. Płytki elektrody po obu stronach folii rozszczepiają wodór na dodatnie jony wodoru i elektrony, a tlen na atomy tlenu, aby wychwycić elektrony i przekształcić je w jony tlenu (ujemny ładunek elektryczny). Elektrony tworzą prąd między płytkami elektrody, a dwa jony wodoru i jeden jon tlenu łączą się, tworząc wodę, która staje się jedynym „odpadem” w procesie reakcji. W istocie cały proces operacyjny to proces wytwarzania energii. Wraz z postępem reakcji utleniania elektrony są stale przenoszone, tworząc prąd niezbędny do napędzania samochodu.
Czas publikacji: 12 lutego 2022 r.