Apa itu sel bahan bakar membran pertukaran proton?

Sel bakar membran pertukaran proton (PEMFC) adalah sel bahan bakar yang menggunakan hidrogen dan oksigen untuk membebaskan energi listrik.Fitur yang membedakannya adalah membran elektrolit yang disebut Majelis Elektroda Membran (MEA) yang memungkinkan bagian proton tetapi bukan elektron.Sel bahan bakar membran pertukaran proton memiliki aplikasi potensial sebagai sel bahan bakar stasioner dan portabel.

MEA memiliki sisi anoda dan sisi katoda.Arus listrik mengalir ke sisi anoda pengukuran dan keluar dari sisi katoda.Sel bahan bakar membran pertukaran proton menghasilkan gas hidrogen ke sisi anoda pengukuran, yang membagi atom hidrogen menjadi elektron dan proton, suatu proses yang dapat ditunjukkan oleh persamaan: H2 - 2e- + 2H +.Proton dalam reaksi ini melakukan perjalanan melalui MEA ke sisi katoda, dan elektron melewati sisi katoda pengukur melalui sirkuit eksternal.Kombinasi proses ini menciptakan arus listrik.

Sel bahan bakar membran pertukaran proton juga menghasilkan gas oksigen ke sisi katoda MEA.Jika molekul oksigen diatomik (O2) dapat dibagi menjadi atom oksigen, proton yang bepergian melalui MEA dapat bereaksi dengan atom oksigen ini untuk membentuk molekul air.Reaksi ini juga dapat ditunjukkan oleh persamaan: O + 2H + + 2E- - H ₂ O.

MEA harus memenuhi beberapa kriteria untuk menghasilkan listrik.Itu tidak dapat memungkinkan gas hidrogen atau oksigen untuk melakukan perjalanan melaluinya.MEA juga harus dapat menahan efek oksidatif pada sisi anoda dan efek reduksi pada sisi katoda.

katalis platinum dapat digunakan untuk membagi molekul hidrogen dengan relatif mudah.Memisahkan molekul oksigen dengan katalis platinum, bagaimanapun, menghasilkan kehilangan listrik yang signifikan.Masalah tambahan dengan katalis platinum adalah bahwa sejumlah kecil karbon dioksida akan secara signifikan menurunkan kinerja mereka.Para ilmuwan belum menemukan katalis praktis untuk memisahkan molekul oksigen pada 2010, tetapi katalis yang terdiri dari karbon, zat besi dan nitrogen telah menunjukkan janji yang paling.Kesulitan utama dengan katalis ini adalah laju reaksinya turun dengan cepat dalam waktu singkat.

Air juga menyebabkan kerugian listrik dalam sel bahan bakar membran pertukaran proton.Sel bahan bakar harus mencegah kelebihan air membanjiri MEA tetapi memungkinkan air yang cukup agar MEA mengering.Pengelolaan air dalam sel bahan bakar membran pertukaran proton sulit, karena air tertarik ke sisi katoda MEA.Pompa osmotik elektro adalah salah satu solusi yang mungkin untuk masalah ini.