Ogniwo paliwowel jest rodzajem urządzenia do konwersji energii, które może zamieniać energię elektrochemiczną paliwa na energię elektryczną. Nazywa się je ogniwem paliwowym, ponieważ jest to urządzenie do elektrochemicznego wytwarzania energii wraz z baterią. Ogniwo paliwowe, które wykorzystuje wodór jako paliwo, jest ogniwem paliwowym wodorowym. Ogniwo paliwowe wodorowe można rozumieć jako reakcję elektrolizy wody na wodór i tlen. Proces reakcji ogniwa paliwowego wodorowego jest czysty i wydajny. Ogniwo paliwowe wodorowe nie jest ograniczone 42% sprawnością cieplną cyklu Carnota stosowanego w tradycyjnym silniku samochodowym, a sprawność może osiągnąć ponad 60%.
W przeciwieństwie do rakiet, ogniwa paliwowe wodorowe generują energię kinetyczną poprzez gwałtowną reakcję spalania wodoru i tlenu i uwalniają swobodną energię Gibbsa w wodorze za pomocą urządzeń katalitycznych. Swobodna energia Gibbsa to energia elektrochemiczna obejmująca entropię i inne teorie. Zasada działania ogniwa paliwowego wodorowego polega na tym, że wodór rozkłada się na jony wodoru (tj. protony) i elektrony za pośrednictwem katalizatora (platyny) w dodatniej elektrodzie ogniwa. Jony wodoru przechodzą przez membranę wymiany protonów do ujemnej elektrody, a tlen reaguje, stając się wodą i ciepłem, a odpowiadające im elektrony przepływają z dodatniej elektrody do ujemnej elektrody przez obwód zewnętrzny, aby wytworzyć energię elektryczną.
Wstos ogniw paliwowych, zachodzi reakcja wodoru i tlenu, w wyniku której następuje przeniesienie ładunku, co skutkuje powstaniem prądu. Jednocześnie wodór reaguje z tlenem, tworząc wodę.
Jako pula reakcji chemicznych, kluczowym rdzeniem technologicznym ogniwa paliwowego jest „membrana wymiany protonów”. Dwie strony filmu znajdują się blisko warstwy katalizatora, aby rozłożyć wodór na jony naładowane. Ponieważ cząsteczka wodoru jest mała, elektrony niosące wodór mogą dryfować w przeciwnym kierunku przez maleńkie otwory filmu. Jednak w procesie przechodzenia elektronów niosących wodór przez otwory filmu elektrony są usuwane z cząsteczek, pozostawiając tylko dodatnio naładowane protony wodoru, aby dotrzeć do drugiego końca przez film.
Protony wodorusą przyciągane do elektrody po drugiej stronie filmu i łączą się z cząsteczkami tlenu. Płytki elektrody po obu stronach filmu rozszczepiają wodór na dodatnie jony wodoru i elektrony, a tlen na atomy tlenu, aby wychwycić elektrony i zamienić 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 jest procesem wytwarzania energii. Wraz z postępem reakcji utleniania elektrony są stale przenoszone, aby utworzyć prąd wymagany do napędzania samochodu.
Czas publikacji: 12-02-2022