Водородные топливные элементы. Принцип работы

Энергия окисления традиционного топлива, сопровождаемая обычно выделением тепла, может быть преобразована непосредственно в электричество внутри топливного элемента. Все процессы окисления включают в себя передачу электронов между топливом и окислителем, и в топливном элементе используется сходный процесс преобразования энергии непосредственно в электричество. Химический процесс в батарее сопровождается окислением на отрицательном полюсе и восстановлением на положительном. Чтобы достичь разделения этих реакций в топливном элементе, требуется анод, катод и электролит. Электролит в таком элементе подается непосредственно с топливом.

Строение топливного элемента

Рис. Строение топливного элемента

Оказалось, что топливо в виде водорода при соединении с кислородом обещает стать самым эффективным источником энергии. Топливные элементы очень надежны и бесшумны в работе, но в настоящее время очень дороги. На рисунке схематически показано строение топливного элемента.

Работа топливного элемента на водороде происходит следующим образом. Водород подводится к электроду (аноду) из пористого никеля, покрытого катализатором, и диффундирует в электролит. При этом электроны отрываются от атомов водорода. Эти электроны затем проходят через внешнюю цепь. На электроде, к которому аналогичным образом подается кислород, образуется избыток отрицательно заряженных водородных анионов (ОН-). Кислород также переходит в раствор электролита. Анионы движутся через электролит к аноду. Используемый электролит — раствор гидроокиси калия (КОН). Вода образуется как побочный продукт реакции, в которой участвуют ионы водорода, электроны и атомы кислорода. Если использовать элемент при высокой температуре, создаваемой самим топливным элементов, то можно получить к.п.д. более 80% при хорошем показателе плотности энергии. Одна ячейка топливного элемента часто упоминается как «стек».

Рабочая температура этих элементов варьируется, типичное значение около 200 «С. Здесь также используется высокое давление, которое может составлять 30 Бар. Главными проблемами, которые предстоит преодолеть, прежде чем топливный элемент станет реальной альтернативой другим формам сохранения энергии для массового рынка, являются именно давление и хранение водорода.

1 Звезда2 Звезды3 Звезды4 Звезды5 Звезд (оцени первым)
✪Устройство автомобиля Авто⚡сайт №❶
Google+ ()