Co to jest ogniwo paliwowe błony wymiany protonów?

Proton Exchange Membrane Peel (PEMFC) to ogniwo paliwowe, które wykorzystują wodór i tlen w celu uwolnienia energii elektrycznej.Jego cechą wyróżniającą jest membrana elektrolitowa zwana zespołem elektrody membranowej (MEA), która umożliwia przejście protonów, ale nie elektronów.Proton Exchange Membrane Peali Gell ma potencjalne zastosowania jako zarówno stacjonarne, jak i przenośne ogniwo paliwowe.

MEA ma stronę anody i stronę katodową.Prąd elektryczny przepływa do boku anody mielnej i poza jego katodą.Proton Exchange Membrane Peali Gasher dostarcza gaz wodorowy do strony anody mielnej, która dzieli atomy wodoru na elektron i protony, proces, który może być wykazane przez równanie: H2 - 2E- + 2H +.Protony w tej reakcji przemieszczają się przez MEA do strony katody, a elektrony przechodzą do katody o Mierze przez obwód zewnętrzny.Połączenie tych procesów tworzy prąd elektryczny.

Ogniwa paliwowa membrany protonowej dostarcza również gaz tlenu do strony katody MEA.Jeśli cząsteczki tlenu diatomowego (O2) można podzielić na atomy tlenu, protony poruszające się przez MEA mogą reagować z tymi atomami tlenu, tworząc cząsteczki wody.Ta reakcja może być również wykazywana przez równanie: o + 2H + + 2E- - H ₂ O.

MEA musi spełniać kilka kryteriów w celu wytworzenia energii elektrycznej.Nie może pozwolić, aby wodór lub gaz tlenu przez niego przemieszczał się.MEA musi być również w stanie oprzeć się działaniu oksydacyjnym po stronie anody i redukującym działanie na stronę katody.

Katalizatory platyny można zastosować do podziału cząsteczek wodoru ze względną łatwością.Podzielone cząsteczki tlenu za pomocą katalizatorów platynowych powoduje znaczne straty elektryczne.Dodatkowym problemem z katalizatorami platynowymi jest to, że bardzo niewielka ilość dwutlenku węgla znacznie zdegraduje ich wydajność.Naukowcy nie odkryli praktycznego katalizatora podziału cząsteczek tlenu od 2010 roku, ale katalizator złożony z węgla, żelaza i azotu wykazał największą obietnicę.Główną trudnością z tym katalizatorem jest to, że jego szybkość reakcji szybko spada w krótkim czasie.

Woda powoduje również straty elektryczne w ogniwach paliwowych membranowych.Ogniwo paliwowe musi zapobiegać zalaniu nadmiaru wody, ale pozwolić wystarczającej ilości wody, aby MEA nie wyschła.Zarządzanie wodą w ogniwach paliwowych w błonie protonowej jest trudne, ponieważ woda przyciąga katodową stronę MEA.Pompy elektro -osmotyczne są jednym z możliwych rozwiązań tego problemu.