양성자 교환 막 연료 전지 란 무엇입니까?

양성자 교환 막 연료 전지 (PEMFC)는 수소와 산소를 사용하여 전기 에너지를 방출하는 연료 전지입니다. 그것의 구별되는 특징은 양성자의 통과를 허용하지만 전자가 아닌 막 전극 어셈블리 (MEA)라고 불리는 전해질 막이다. 양성자 교환 막 연료 전지는 정지 및 휴대용 연료 전지로서 잠재적 인 응용을 갖는다. 전기 전류는 MEA의 양극쪽으로 흐르고 캐소드 쪽에서 흐릅니다. 양성자 교환 막 연료 전지는 수소 가스를 MEA의 양극 측에 전달하여 수소 원자를 전자와 양성자로 분할하며, 이는 방정식으로 표시 될 수있는 과정이다 : H2-> 2E- + 2H +. 이 반응의 양성자는 MEA를 통해 음극쪽으로 이동하고 전자는 외부 회로를 통해 MEA의 음극쪽으로 통과합니다. 이러한 프로세스의 조합은 전류를 만듭니다.

양성자 교환 막 연료 전지는 또한 황소를 전달한다MEA의 음극쪽에 이겐 가스. 규조토 산소 (O2)의 분자가 산소 원자로 분할 될 수 있다면, MEA를 통한 양성자는 이러한 산소 원자와 반응하여 물 분자를 형성 할 수있다. 이 반응은 또한 방정식으로 표시 될 수 있습니다.

MEA는 전기를 생산하기 위해 몇 가지 기준을 충족해야합니다. 수소 나 산소 가스가 통과 할 수는 없습니다. MEA는 또한 양극 측의 산화 효과와 음극 측의 감소 효과에 저항 할 수 있어야합니다.

백금 촉매는 수소 분자를 상대적으로 쉽게 분할하는 데 사용될 수 있습니다. 그러나 백금 촉매로 산소 분자를 분할하면 상당한 전기 손실이 발생합니다. 백금 촉매의 추가 문제는 매우 적은 양의 이산화탄소가 성능을 크게 저하시킬 것이라는 점입니다. 과학자들은 실용적인 것을 발견하지 못했습니다2010 년 현재 산소 분자를 분할하기위한 촉매이지만 탄소, 철 및 질소로 구성된 촉매는 가장 큰 약속을 보여 주었다. 이 촉매의 주요 어려움은 반응 속도가 짧은 기간에 걸쳐 빠르게 감소한다는 것입니다.

물은 또한 양성자 교환 막 연료 전지에서 전기 손실을 유발합니다. 연료 전지는 과도한 물이 MEA를 침수하는 것을 방지해야하지만 MEA가 건조되지 않도록 충분한 물을 허용해야합니다. 양성자 교환 막 연료 전지에서의 물 관리는 MEA의 음극쪽에 끌려 있기 때문에 어렵다. 전기 삼투 펌프는이 문제에 대한 가능한 해결책 중 하나입니다.