Ano ang isang proton exchange membrane fuel cell?

Ang isang proton exchange membrane fuel cell (PEMFC) ay isang cell cell na gumagamit ng hydrogen at oxygen upang palayain ang elektrikal na enerhiya.Ang tampok na pagkakaiba nito ay isang electrolyte membrane na tinatawag na isang lamad ng electrode assembly (MEA) na nagbibigay -daan sa pagpasa ng mga proton ngunit hindi mga electron.Ang isang proton exchange membrane fuel cell ay may mga potensyal na aplikasyon bilang parehong isang nakatigil at portable fuel cell.

Ang isang MEA ay may isang gilid ng anode at isang cathode side.Ang isang de -koryenteng kasalukuyang dumadaloy sa gilid ng anode ng MEAS at sa labas ng gilid ng katod nito.Ang isang proton exchange membrane fuel cell ay naghahatid ng hydrogen gas sa gilid ng anode, na naghahati ng hydrogen atoms sa mga electron at proton, isang proseso na maaaring ipakita ng isang equation: H2 - 2E- + 2H +.Ang mga proton sa reaksyon na ito ay naglalakbay sa pamamagitan ng MEA sa gilid ng katod nito, at ang mga electron ay pumasa sa gilid ng Cathode sa pamamagitan ng isang panlabas na circuit.Ang kumbinasyon ng mga prosesong ito ay lumilikha ng isang de -koryenteng kasalukuyang.

Ang isang proton exchange membrane fuel cell ay naghahatid din ng oxygen gas sa cathode side ng MEA.Kung ang mga molekula ng diatomic oxygen (O2) ay maaaring hatiin sa mga atomo ng oxygen, ang mga proton na naglalakbay sa MEA ay maaaring gumanti sa mga atom na oxygen na ito upang mabuo ang mga molekula ng tubig.Ang reaksyon na ito ay maaari ring ipakita sa pamamagitan ng isang equation: o + 2h + + 2e- - h ₂ O.

Ang MEA ay dapat matugunan ang ilang mga pamantayan upang makabuo ng koryente.Hindi nito pinapayagan ang hydrogen o oxygen gas na maglakbay dito.Ang MEA ay dapat ding pigilan ang epekto ng oxidative sa gilid ng anode at ang pagbabawas ng epekto sa gilid ng katod.Ang paghahati ng mga molekula ng oxygen na may mga catalyst ng platinum, gayunpaman, ay gumagawa ng mga makabuluhang pagkalugi sa kuryente.Ang isang karagdagang problema sa mga platinum catalysts ay ang isang napakaliit na halaga ng carbon dioxide ay makabuluhang magpapabagal sa kanilang pagganap.Ang mga siyentipiko ay hindi natuklasan ang isang praktikal na katalista para sa paghahati ng mga molekula ng oxygen noong 2010, ngunit ang isang katalista na binubuo ng carbon, iron at nitrogen ay nagpakita ng pinakamaraming pangako.Ang pangunahing kahirapan sa katalista na ito ay ang rate ng reaksyon nito ay bumaba nang mabilis sa isang maikling panahon.

Ang tubig ay nagdudulot din ng mga pagkalugi sa elektrikal sa isang proton exchange membrane fuel cell.Ang cell ng gasolina ay dapat maiwasan ang labis na tubig mula sa pagbaha sa MEA ngunit payagan ang sapat na tubig upang mapanatili ang pagpapatayo ng MEA.Ang pamamahala ng tubig sa isang proton exchange membrane fuel cell ay mahirap, dahil ang tubig ay naaakit sa cathode side ng MEA.Ang mga electro osmotic pump ay isang posibleng solusyon sa problemang ito.