Yakıt hücresil, yakıtın elektrokimyasal enerjisini elektrik enerjisine dönüştürebilen bir tür enerji dönüşüm cihazıdır. Yakıt hücresi olarak adlandırılır çünkü batarya ile birlikte elektrokimyasal bir güç üretim cihazıdır. Yakıt olarak hidrojen kullanan bir yakıt hücresi hidrojen yakıt hücresidir. Hidrojen yakıt hücresi, suyun elektrolizinin hidrojen ve oksijene dönüşmesi reaksiyonu olarak anlaşılabilir. Hidrojen yakıt hücresinin reaksiyon süreci temiz ve verimlidir. Hidrojen yakıt hücresi, geleneksel otomobil motorunda kullanılan Carnot çevriminin %42'lik termal verimliliği ile sınırlı değildir ve verimlilik %60'ın üzerine çıkabilir.
Roketlerden farklı olarak, hidrojen yakıt hücreleri hidrojen ve oksijen yanmasının şiddetli reaksiyonuyla kinetik enerji üretir ve katalitik cihazlar aracılığıyla hidrojendeki Gibbs serbest enerjisini serbest bırakır. Gibbs serbest enerjisi, entropi ve diğer teorileri içeren bir elektrokimyasal enerjidir. Hidrojen yakıt hücresinin çalışma prensibi, hidrojenin hücrenin pozitif elektrodundaki katalizör (Platin) aracılığıyla hidrojen iyonlarına (yani protonlara) ve elektronlara ayrıştırılmasıdır. Hidrojen iyonları proton değişim membranından negatif elektroda geçer ve oksijen su ve ısıya dönüşmek için reaksiyona girer ve karşılık gelen elektronlar elektrik enerjisi üretmek için pozitif elektrottan negatif elektroda harici devre aracılığıyla akar.
İçindeyakıt hücresi yığını, hidrojen ve oksijenin reaksiyonu gerçekleşir ve bu süreçte yük transferi olur ve 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 olduğundan, hidrojen taşıyan elektronlar filmin minik deliklerinden karşı tarafa doğru sürüklenebilir. Ancak, hidrojen taşıyan elektronların filmin deliklerinden geçme sürecinde, elektronlar moleküllerden sıyrılır ve geriye yalnızca pozitif yüklü hidrojen protonları filmin diğer ucuna ulaşır.
Hidrojen protonlarıfilmin diğer tarafındaki elektroda çekilir ve oksijen molekülleriyle birleşir. Filmin her iki tarafındaki elektrot plakaları hidrojeni pozitif hidrojen iyonlarına ve elektronlara ayırır ve oksijeni oksijen atomlarına ayırarak elektronları yakalar ve oksijen iyonlarına (negatif elektrik) dönüştürür. Elektronlar elektrot plakaları arasında bir akım oluşturur ve iki hidrojen iyonu ve bir oksijen iyonu birleşerek su oluşturur ve bu da reaksiyon sürecindeki tek "atık" olur. Özünde, tüm işlem süreci güç üretim sürecidir. Oksidasyon reaksiyonunun ilerlemesiyle, elektronlar sürekli olarak arabayı sürmek için gereken akımı oluşturmak üzere transfer edilir.
Yayın zamanı: 12-Şub-2022