Membrane za izmenjavo protonov za gorivne celice

1.1 pregled nad

Problem pomanjkanja energije postaja vse bolj resen po vsem svetu.Kajti tradicionalno fosilno gorivo ni obnovljivo, uporaba postopka pa je povzročila resno onesnaženje okolja.Vendar se večina pretvorbe energije doseže s postopkom toplotnega stroja, ki je neučinkovit.V zadnjih 30 letih se je fosilna goriva zmanjšala, povpraševanje po čisti energiji pa se je povečalo.Iskanje okolju prijazne obnovljive energije je resna naloga, s katero se soočajo ljudje v 21. stoletju.Zato so glede na zgoraj omenjene težave, ki jih povzroča tradicionalna energija, raziskave izboljšanja učinkovitosti pretvorbe energije in iskanja čiste nove energije vse obsežnejše.

Gorivne celice so nova vrsta energetske tehnologije, ki neposredno pretvarja kemično energijo goriva v električno energijo z elektrokemično reakcijo.Poleg tega ni omejen z geografskimi in geografskimi pogoji.V zadnjih letih so se gorivne celice hitro razvijale in uporabljale na različnih področjih.

1.2 Gorivne celice

Gorivne celice niso omejene s Carnotovim ciklom in imajo visoko teoretično stopnjo pretvorbe energije (80 % učinkovitost pod 200 °C). V praksi je izkoristek dvakrat do trikrat večji od običajnih motorjev z notranjim zgorevanjem. Uporabljeno gorivo je vodik, metanol, ogljikovodiki in druge z vodikom bogate snovi, kar je okolju prijazno.Zato imajo gorivne celice široke možnosti uporabe.Posebej so predstavljeni naslednji trije vidiki sestave, razvrstitve in značilnosti gorivnih celic:

1.2.1 Sestava gorivnih celic

Gorivna celica je v bistvu obratna naprava za elektrolizo vode.V gorivni celici vodik in kisik kemično reagirata, da tvorita vodo in sproščata elektriko.Osnovna struktura gorivne celice je sestavljena iz anode, katode in elektrolita.Običajno anoda in katoda vsebujeta določeno količino katalizatorja za pospešitev elektrokemične reakcije na elektrodi.Med obema poloma so elektroliti, ki jih lahko razdelimo na pet vrst: bazični, fosfatni, trdni oksid, staljeni karbonat in protonska izmenjalna membrana.Vzemimo za primer gorivno celico H/O (slika 1-1): H vstopi v anodni del gorivne celice, plast platine na anodi pa pretvori vodik v protone in elektrone.Vmesni elektrolit omogoča protonom samo prehod do katodnega dela gorivne celice.Elektroni tečejo skozi zunanji tokokrog do katode, da tvorijo tok.Kisik gre v katodo gorivne celice in se združi s protoni in elektroni, da tvori vodo.