Топливный элементl - это своего рода устройство преобразования энергии, которое может преобразовывать электрохимическую энергию топлива в электрическую энергию. Он называется топливным элементом, потому что это электрохимическое устройство генерации энергии вместе с батареей. Топливный элемент, который использует водород в качестве топлива, является водородным топливным элементом. Водородный топливный элемент можно понимать как реакцию электролиза воды в водород и кислород. Процесс реакции водородного топливного элемента является чистым и эффективным. Водородный топливный элемент не ограничен 42% термическим КПД цикла Карно, используемого в традиционном автомобильном двигателе, и КПД может достигать более 60%.
В отличие от ракет, водородные топливные элементы генерируют кинетическую энергию посредством бурной реакции сгорания водорода и кислорода и высвобождают свободную энергию Гиббса в водороде через каталитические устройства. Свободная энергия Гиббса — это электрохимическая энергия, включающая энтропию и другие теории. Принцип работы водородного топливного элемента заключается в том, что водород разлагается на ионы водорода (т. е. протоны) и электроны через катализатор (платину) в положительном электроде элемента. Ионы водорода проходят через протонообменную мембрану к отрицательному электроду, а кислород реагирует, превращаясь в воду и тепло, а соответствующие электроны текут от положительного электрода к отрицательному электроду через внешнюю цепь, вырабатывая электрическую энергию.
Встек топливных элементов, происходит реакция водорода и кислорода, и в этом процессе происходит перенос заряда, в результате чего возникает ток. В то же время водород реагирует с кислородом, образуя воду.
В качестве химического реакционного бассейна ключевым технологическим ядром стека топливных элементов является «протонообменная мембрана». Две стороны пленки находятся близко к слою катализатора для разложения водорода на заряженные ионы. Поскольку молекула водорода мала, электроны, переносящие водород, могут дрейфовать на противоположную сторону через крошечные отверстия пленки. Однако в процессе прохождения электронов, переносящих водород, через отверстия пленки электроны отрываются от молекул, оставляя только положительно заряженные протоны водорода, которые могут достичь другого конца через пленку.
Протоны водородапритягиваются к электроду с другой стороны пленки и соединяются с молекулами кислорода. Электродные пластины с обеих сторон пленки расщепляют водород на положительные ионы водорода и электроны, а кислород расщепляют на атомы кислорода, чтобы захватить электроны и превратить их в ионы кислорода (отрицательное электричество). Электроны образуют ток между электродными пластинами, а два иона водорода и один ион кислорода объединяются, образуя воду, которая становится единственными «отходами» в процессе реакции. По сути, весь рабочий процесс представляет собой процесс выработки электроэнергии. По мере протекания реакции окисления электроны непрерывно переносятся, образуя ток, необходимый для движения автомобиля.
Время публикации: 12 февр. 2022 г.