Mi az a protoncserélő membrán üzemanyagcella?

A protoncserélő membrán üzemanyagcella (PEMFC) egy olyan üzemanyagcella, amely hidrogént és oxigént használ az elektromos energia felszabadításához.Megkülönböztető tulajdonsága egy elektrolit membrán, melynek neve membrán elektróda -szerelvény (MEA), amely lehetővé teszi a protonok áthaladását, de nem az elektronokat.A protoncserélő membrán üzemanyagcellának potenciális alkalmazása van mind helyhez kötött, mind hordozható üzemanyagcellaként.Egy elektromos áram áramlik az anód oldalán és a katód oldaláról.A protoncserélő membrán üzemanyagcella hidrogéngázt szállít a mérő anód oldalra, amely a hidrogénatomokat elektronokba és protonokba osztja, ezt a folyamatot egy egyenlet mutathatja: H2 - 2E- + 2H +.A reakció protonjai az MEA -n keresztül haladnak a katód oldalára, és az elektronok egy külső áramkörön keresztül haladnak át a katód oldalán.Ezen folyamatok kombinációja elektromos áramot hoz létre.

A protoncserélő membrán üzemanyagcella oxigéngázt is szállít a MEA katód oldalára.Ha a diatómiai oxigén (O2) molekulái oxigénatomokká oszthatók, akkor a MEA -n áthaladó protonok reagálhatnak ezekkel az oxigénatomokkal, hogy vízmolekulákat képezzenek.Ezt a reakciót egy egyenlettel is meg lehet mutatni: O + 2H + + 2E- - H

2

O.Ez nem engedheti meg, hogy a hidrogén vagy az oxigéngáz áthaladjon rajta.A MEA -nak képesnek kell lennie arra is, hogy ellenálljon az anód oldalán az oxidatív hatásnak és a katód oldalának redukáló hatását. A platina katalizátorok felhasználhatók a hidrogénmolekulák relatív könnyed felosztására.Az oxigénmolekulák platina katalizátorokkal történő felosztása azonban jelentős elektromos veszteségeket okoz.A platina -katalizátorok további problémája az, hogy a szén -dioxid nagyon kis mennyiségű szén -dioxid jelentősen romlik teljesítményük.A tudósok 2010 -től nem fedezték fel az oxigénmolekulák felosztására szolgáló gyakorlati katalizátort, ám a szén, a vas és a nitrogénből álló katalizátor a legígéretesebben mutatta.A katalizátor elsődleges nehézsége az, hogy a reakciósebesség rövid idő alatt gyorsan csökken.

A víz elektromos veszteségeket is okoz a protoncserélő membrán üzemanyagcellában.Az üzemanyagcellának megakadályoznia kell, hogy a felesleges víz elárasztja a MEA -t, de elegendő vizet hagyjon ahhoz, hogy a MEA kiszáradjon.A protoncserélő membrán üzemanyagcellában a vízkezelés nehéz, mivel a vizet vonzza a MEA katód oldalához.Az elektro ozmotikus szivattyúk az egyik lehetséges megoldás erre a problémára.