Protoncserélő membránok üzemanyagcellákhoz

1.1 áttekintést a

Az energiahiány problémája világszerte egyre súlyosabb.A hagyományos fosszilis tüzelőanyag ugyanis nem megújuló, és az eljárás alkalmazása komoly környezetszennyezést okozott.Az energiaátalakítás nagy része azonban a hőmotoros eljárással valósul meg, ami nem hatékony.Az elmúlt 30 évben a fosszilis tüzelőanyagok csökkentek, és nőtt a tiszta energia iránti kereslet.A 21. század embere előtt komoly feladat a környezetbarát megújuló energia keresése.Ezért a hagyományos energia által okozott fent említett problémákra tekintettel egyre kiterjedtebbek az energiaátalakítási hatékonyság javítására és a tiszta új energia keresésére irányuló kutatások.

Az üzemanyagcella egy újfajta energiatechnológia, amely az üzemanyag kémiai energiáját elektrokémiai reakcióval közvetlenül elektromos árammá alakítja át.Ráadásul nem korlátozzák a földrajzi és földrajzi viszonyok.Az elmúlt években az üzemanyagcellákat gyorsan fejlesztették, és különböző területeken alkalmazták.

1.2 Üzemanyagcellák

Az üzemanyagcellákat nem korlátozza a Carnot-ciklus, és magas elméleti energiaátalakítási arányuk van (80%-os hatásfok 200°C alatt). A gyakorlatban a hatásfok két-háromszorosa a hagyományos belső égésű motorokénak. Üzemanyagként hidrogént, metanolt, szénhidrogéneket és egyéb hidrogénben gazdag anyagokat használnak, ami környezetbarát.Ezért az üzemanyagcellák széles körű alkalmazási kilátásokkal rendelkeznek.Az üzemanyagcellák összetételéből, osztályozásából és jellemzőiből a következő három szempont kerül bemutatásra:

1.2.1 Az üzemanyagcellák felépítése

Az üzemanyagcella lényegében a víz elektrolízisének fordított eszköze.Az üzemanyagcellában a hidrogén és az oxigén kémiai reakcióba lépve vizet képez, és elektromosságot szabadít fel.Az üzemanyagcella alapvető szerkezete anódból, katódból és elektrolitból áll.Általában az anód és a katód bizonyos mennyiségű katalizátort tartalmaz az elektródon zajló elektrokémiai reakció felgyorsítására.A két pólus között elektrolitok találhatók, amelyek öt típusra oszthatók: bázikus, foszfát, szilárd oxid, olvadt karbonát és protoncserélő membrán.Vegyünk példának egy H/O üzemanyagcellát (1-1. ábra): H belép az üzemanyagcella anód részébe, és az anódon lévő platinaréteg a hidrogént protonokká és elektronokká alakítja.A közbenső elektrolit csak a protonokat engedi át az üzemanyagcella katód részéhez.Az elektronok a külső áramkörön keresztül a katódra áramlanak, és áramot képeznek.Az oxigén az üzemanyagcella katódjába kerül, és protonokkal és elektronokkal kombinálva vizet képez.