Membrane schimbătoare de protoni pentru celulele de combustibil

1.1 o prezentare generală a

Problema penuriei de energie devine din ce în ce mai gravă la nivel mondial.Pentru că combustibilul fosil tradițional nu este regenerabil, iar utilizarea procesului a cauzat o poluare gravă a mediului.Cu toate acestea, cea mai mare parte a conversiei energiei este realizată prin procesul motorului termic, care este ineficient.În ultimii 30 de ani, combustibilii fosili au scăzut, iar cererea de energie curată a crescut.Este o sarcină serioasă cu care se confruntă ființele umane în secolul 21 să caute energie regenerabilă ecologică.Prin urmare, având în vedere problemele menționate mai sus cauzate de energia tradițională, cercetările privind îmbunătățirea eficienței conversiei energiei și căutarea unei noi energii curate au fost din ce în ce mai extinse.

Pila de combustie este un nou tip de tehnologie energetică, care transformă direct energia chimică a combustibilului în electricitate prin reacție electrochimică.În plus, nu este restricționat de condițiile geografice și geografice.În ultimii ani, celulele de combustie au fost dezvoltate rapid și au fost aplicate în diferite domenii.

1.2 Pile de combustie

Pilele de combustie nu sunt restricționate de ciclul Carnot și au o rată teoretică mare de conversie a energiei (eficiență de 80% sub 200°C). În practică, eficiența este de două până la trei ori mai mare decât a motoarelor obișnuite cu ardere internă. Combustibilul folosit este hidrogen, metanol, hidrocarburi și alte substanțe bogate în hidrogen, care este ecologic.Prin urmare, celulele de combustie au perspective largi de aplicare.Următoarele trei aspecte din compoziția, clasificarea și caracteristicile pilelor de combustibil sunt introduse în mod specific:

1.2.1 Compoziția pilelor de combustie

Pila de combustibil este în esență un dispozitiv invers pentru electroliza apei.Într-o celulă de combustie, hidrogenul și oxigenul reacționează chimic pentru a forma apă și eliberează electricitate.Structura de bază a celulei de combustibil este compusă din anod, catod și electrolit.De obicei, anodul și catodul conțin o anumită cantitate de catalizator pentru a accelera reacția electrochimică la electrod.Între cei doi poli se află electroliți, care pot fi împărțiți în cinci tipuri: bazic, fosfat, oxid solid, carbonat topit și membrană schimbătoare de protoni.Luați ca exemplu o pilă de combustie H/O (Figura 1-1): H intră în partea anodică a celulei de combustibil, iar stratul de platină de pe anod transformă hidrogenul în protoni și electroni.Electrolitul intermediar permite doar trecerea protonilor în partea catodică a celulei de combustie.Electronii curg prin circuitul exterior către catod pentru a forma un curent.Oxigenul intră în catodul celulei de combustibil și se combină cu protoni și electroni pentru a forma apă.