Yakıt hücreleri için proton değişim membranları

1.1 genel bakış

Enerji kıtlığı sorunu dünya çapında giderek daha ciddi hale geliyor.Çünkü geleneksel fosil yakıt yenilenebilir değildir ve prosesin kullanılması ciddi çevre kirliliğine neden olmuştur.Bununla birlikte, enerji dönüşümünün çoğu, verimsiz olan ısı motoru işlemiyle elde edilir.Son 30 yılda fosil yakıtlar azaldı ve temiz enerjiye olan talep arttı.Çevre dostu yenilenebilir enerji aramak, 21. yüzyılda insanoğlunun karşı karşıya olduğu ciddi bir görevdir.Bu nedenle, geleneksel enerjinin neden olduğu yukarıda belirtilen problemler göz önüne alındığında, enerji dönüşüm verimliliğini artırma ve temiz yeni enerji arama araştırmaları giderek daha kapsamlı hale geldi.

Yakıt hücresi, Yakıtın kimyasal enerjisini elektrokimyasal reaksiyon yoluyla doğrudan elektriğe dönüştüren yeni bir enerji teknolojisi türüdür.Üstelik coğrafi ve coğrafi koşullarla da sınırlı değildir.Son yıllarda yakıt pilleri hızla geliştirilmekte ve farklı alanlarda uygulanmaktadır.

1.2 Yakıt hücreleri

Yakıt pilleri, Carnot çevrimi ile sınırlı değildir ve yüksek bir teorik enerji dönüşüm oranına sahiptir (200°C'nin altında %80 verimlilik). Uygulamada, verimlilik sıradan içten yanmalı motorların iki ila üç katıdır. Kullanılan yakıt, çevre dostu olan hidrojen, metanol, hidrokarbonlar ve diğer hidrojen açısından zengin maddelerdir.Bu nedenle, yakıt hücrelerinin geniş uygulama beklentileri vardır.Yakıt hücrelerinin bileşimi, sınıflandırılması ve özelliklerinden aşağıdaki üç husus özel olarak tanıtılmaktadır:

1.2.1 Yakıt hücrelerinin bileşimi

Yakıt hücresi, esasen su elektrolizi için bir ters cihazdır.Bir yakıt hücresinde, hidrojen ve oksijen kimyasal olarak reaksiyona girerek su oluşturur ve elektriği serbest bırakır.Yakıt pilinin temel yapısı anot, katot ve elektrolitten oluşur.Genellikle anot ve katot, elektrottaki elektrokimyasal reaksiyonu hızlandırmak için belirli miktarda katalizör içerir.İki kutup arasında, beş türe ayrılabilen elektrolitler bulunur: bazik, fosfat, katı oksit, erimiş karbonat ve proton değişim zarı.Örnek olarak bir H/O yakıt hücresini ele alalım (Şekil 1-1): H yakıt hücresinin anot kısmına girer ve anot üzerindeki platin tabakası hidrojeni proton ve elektronlara dönüştürür.Ara elektrolit, protonların yalnızca yakıt hücresinin katot kısmına geçmesine izin verir.Elektronlar bir akım oluşturmak için dış devreden katoda akar.Oksijen, yakıt hücresinin katoduna girer ve suyu oluşturmak için protonlar ve elektronlarla birleşir.