Мембране за измену протона за горивне ћелије

1.1 преглед

Проблем несташице енергије постаје све озбиљнији широм света.Јер традиционално фосилно гориво није обновљиво, а употреба тог процеса изазвала је озбиљно загађење животне средине.Међутим, највећи део конверзије енергије постиже се процесом топлотног мотора, који је неефикасан.Током протеклих 30 година, фосилна горива су опала, а потражња за чистом енергијом је порасла.Озбиљан је задатак са којим се људска бића суочавају у 21. веку да траже еколошки прихватљиву обновљиву енергију.Стога, с обзиром на горе наведене проблеме изазване традиционалном енергијом, истраживања о побољшању ефикасности конверзије енергије и тражењу чисте нове енергије су све обимнија.

Горива ћелија је нова врста енергетске технологије, која директно претвара хемијску енергију горива у електричну путем електрохемијске реакције.Штавише, није ограничен географским и географским условима.Последњих година горивне ћелије су се брзо развијале и примењују се у различитим областима.

1.2 Горивне ћелије

Горивне ћелије нису ограничене Карноовим циклусом и имају високу теоријску стопу конверзије енергије (80% ефикасности испод 200°Ц). У пракси, ефикасност је два до три пута већа од обичних мотора са унутрашњим сагоревањем. Гориво које се користи је водоник, метанол, угљоводоници и друге супстанце богате водоником, што је еколошки прихватљиво.Стога горивне ћелије имају широке изгледе за примену.Посебно су представљена следећа три аспекта састава, класификације и карактеристика горивих ћелија:

1.2.1 Састав горивих ћелија

Горивна ћелија је у суштини реверзни уређај за електролизу воде.У горивној ћелији, водоник и кисеоник реагују хемијски да би формирали воду и ослободили електричну енергију.Основна структура горивне ћелије састоји се од аноде, катоде и електролита.Обично анода и катода садрже одређену количину катализатора за убрзање електрохемијске реакције на електроди.Између два пола налазе се електролити, који се могу поделити у пет типова: базични, фосфатни, чврсти оксиди, растопљени карбонати и протонска измењивачка мембрана.Узмимо Х/О гориву ћелију као пример (Слика 1-1): Х улази у анодни део горивне ћелије, а слој платине на аноди претвара водоник у протоне и електроне.Средњи електролит дозвољава само протонима да прођу до катодног дела горивне ћелије.Електрони теку кроз спољашње коло до катоде и формирају струју.Кисеоник улази у катоду горивне ћелије и комбинује се са протонима и електронима и формира воду.