Yakıt hücresiYakıt hücresi, yakıtın elektrokimyasal enerjisini elektrik enerjisine dönüştürebilen bir tür enerji dönüştürme cihazıdır. Pil ile birlikte çalışan bir elektrokimyasal güç üretim cihazı olduğu için yakıt hücresi olarak adlandırılır. Hidrojeni yakıt olarak kullanan bir yakıt hücresi, hidrojen yakıt hücresidir. Hidrojen yakıt hücresi, suyun elektroliziyle hidrojen ve oksijene dönüşmesi reaksiyonu olarak düşünülebilir. Hidrojen yakıt hücresinin reaksiyon süreci temiz ve verimlidir. Hidrojen yakıt hücresi, geleneksel otomobil motorlarında kullanılan Carnot çevriminin %42'lik termal verimliliğiyle sınırlı değildir ve verimliliği %60'ın üzerine çıkabilir.
Roketlerin aksine, hidrojen yakıt hücreleri, hidrojen ve oksijenin şiddetli yanma reaksiyonu yoluyla kinetik enerji üretir ve katalitik cihazlar aracılığıyla hidrojendeki Gibbs serbest enerjisini açığa çıkarır. Gibbs serbest enerjisi, entropi ve diğer teorileri içeren elektrokimyasal bir enerjidir. Hidrojen yakıt hücresinin çalışma prensibi, hidrojenin hücrenin pozitif elektrotunda katalizör (Platin) aracılığıyla hidrojen iyonlarına (yani protonlara) ve elektronlara ayrışmasıdır. Hidrojen iyonları proton değişim membranından negatif elektroda geçer ve oksijenle reaksiyona girerek su ve ısı oluşturur; karşılık gelen elektronlar ise dış devre üzerinden pozitif elektrottan negatif elektroda akarak elektrik enerjisi üretir.
İçindeyakıt hücresi yığınıHidrojen ve oksijenin reaksiyonu gerçekleşir ve bu süreçte yük transferi olur, sonuç olarak akım oluşur. Aynı zamanda hidrojen oksijenle reaksiyona girerek su üretir.
Kimyasal reaksiyon havuzu olarak, yakıt hücresi yığınının temel teknoloji çekirdeği "proton değişim membranı"dır. Filmin iki tarafı, hidrojeni yüklü iyonlara ayrıştırmak için katalizör tabakasına yakındır. Hidrojen molekülü küçük olduğu için, elektron taşıyan hidrojen, filmin küçük deliklerinden karşı tarafa doğru hareket edebilir. Bununla birlikte, elektron taşıyan hidrojenin filmin deliklerinden geçme sürecinde, elektronlar moleküllerden koparılır ve geriye sadece pozitif yüklü hidrojen protonları kalır ve filmden diğer uca ulaşırlar.
Hidrojen protonlarıFilmin diğer tarafındaki elektroda çekilirler ve oksijen molekülleriyle birleşirler. Filmin her iki tarafındaki elektrot plakaları hidrojeni pozitif hidrojen iyonlarına ve elektronlara ayırır ve oksijeni oksijen atomlarına ayırarak elektronları yakalar ve onları oksijen iyonlarına (negatif elektrik) dönüştürür. Elektronlar elektrot plakaları arasında bir akım oluşturur ve iki hidrojen iyonu ile bir oksijen iyonu birleşerek su oluşturur; bu da reaksiyon sürecindeki tek "atık" olur. Özünde, tüm işlem süreci bir enerji üretim sürecidir. Oksidasyon reaksiyonunun ilerlemesiyle, elektronlar sürekli olarak aktarılarak aracı çalıştırmak için gerekli akım oluşturulur.
Yayın tarihi: 12 Şubat 2022