Prinsipyo ng pagpapatakbo at mga bentahe ng hydrogen fuel cell stack

Selyo ng gasolinaAng l ay isang uri ng aparato sa pagpapalit ng enerhiya, na kayang i-convert ang electrochemical energy ng panggatong tungo sa electrical energy. Ito ay tinatawag na fuel cell dahil ito ay isang electrochemical power generation device kasama ng baterya. Ang fuel cell na gumagamit ng hydrogen bilang panggatong ay isang hydrogen fuel cell. Ang hydrogen fuel cell ay maaaring maunawaan bilang ang reaksyon ng water electrolysis sa hydrogen at oxygen. Ang proseso ng reaksyon ng hydrogen fuel cell ay malinis at mahusay. Ang hydrogen fuel cell ay hindi limitado ng 42% thermal efficiency ng Carnot cycle na ginagamit sa tradisyonal na makina ng sasakyan, at ang kahusayan ay maaaring umabot ng higit sa 60%.

Hindi tulad ng mga rocket, ang mga hydrogen fuel cell ay bumubuo ng kinetic energy sa pamamagitan ng marahas na reaksyon ng pagkasunog ng hydrogen at oxygen, at naglalabas ng Gibbs free energy sa hydrogen sa pamamagitan ng mga catalytic device. Ang Gibbs free energy ay isang electrochemical energy na kinasasangkutan ng entropy at iba pang mga teorya. Ang prinsipyo ng paggana ng hydrogen fuel cell ay ang hydrogen ay nabubulok sa mga hydrogen ion (ibig sabihin, mga proton) at mga electron sa pamamagitan ng catalyst (Platinum) sa positibong electrode ng cell. Ang mga hydrogen ion ay dumadaan sa proton exchange membrane patungo sa negatibong electrode at ang oxygen ay tumutugon upang maging tubig at init, at ang mga kaukulang electron ay dumadaloy mula sa positibong electrode patungo sa negatibong electrode sa pamamagitan ng external circuit upang makabuo ng enerhiyang elektrikal.

Sasalansan ng selula ng gasolina, isinasagawa ang reaksyon ng hydrogen at oxygen, at mayroong paglilipat ng karga sa proseso, na nagreresulta sa kuryente. Kasabay nito, ang hydrogen ay tumutugon sa oxygen upang makagawa ng tubig.
Bilang isang chemical reaction pool, ang pangunahing teknolohiyang core ng fuel cell stack ay ang "proton exchange membrane". Ang dalawang gilid ng film ay malapit sa catalyst layer upang mabulok ang hydrogen sa mga charged ions. Dahil maliit ang molekula ng hydrogen, ang mga electron na may dalang hydrogen ay maaaring lumipat sa kabilang dulo sa pamamagitan ng maliliit na butas ng film. Gayunpaman, sa proseso ng pagdaan ng mga electron na may dalang hydrogen sa mga butas ng film, ang mga electron ay natatanggal mula sa mga molekula, na nag-iiwan lamang ng mga positibong charged na hydrogen proton na makakarating sa kabilang dulo sa pamamagitan ng film.
Mga proton ng hydrogenay naaakit sa elektrod sa kabilang panig ng pelikula at sumasama sa mga molekula ng oksiheno. Ang mga plato ng elektrod sa magkabilang panig ng pelikula ay hinahati ang hydrogen sa mga positibong ion ng hydrogen at mga electron, at hinahati ang oxygen sa mga atomo ng oksiheno upang makuha ang mga electron at gawing mga ion ng oksiheno (negatibong kuryente). Ang mga electron ay bumubuo ng kuryente sa pagitan ng mga plato ng elektrod, at dalawang ion ng hydrogen at isang ion ng oksiheno ang nagsasama upang bumuo ng tubig, na siyang nagiging tanging "basura" sa proseso ng reaksyon. Sa esensya, ang buong proseso ng operasyon ay ang proseso ng pagbuo ng kuryente. Sa pag-usad ng reaksyon ng oksihenasyon, ang mga electron ay patuloy na inililipat upang mabuo ang kuryenteng kinakailangan upang patakbuhin ang sasakyan.