Palivové články jsou zařízení, která fungují podobně jako baterie, s tím rozdílem, že baterie nechte své reagencie skladovat uvnitř, podstupujte oxidoredukční reakce a přeměňujte chemickou energii na elektrický; zatímco palivové články nemají uloženou chemickou energii, ale reaktanty jsou nepřetržitě vstřikovány.
Existuje několik typů palivových článků, ale všechny mají stejný provozní princip a používají plynná paliva. Palivové články tedy přeměňují energii uvolněnou při spalovacích reakcích na elektrickou energii.
Níže je schéma jednoho z nejběžnějších palivových článků, nazývaného AFC. Alkalický palivový článek, což v překladu znamená „alkalický palivový článek“):
Provozní schéma palivového článku vodík / kyslík
Toto je plán palivového článku, ale pokud zkombinujeme několik článků v sérii, bude výsledek a palivový článek, s větším výkonem.
Pamatujte, že plynný vodík (H2), což je palivo, je čerpáno do porézní struktury anody (záporný pól), která je v tomto případě vyrobena z niklu. Po jeho průchodu vodík přechází do elektrolytu (vodný roztok hydroxidu draselného, KOH
(tady)), kde se rozpouští a reaguje za vzniku H kationtu+ a uvolnění elektronů. Poloviční reakci anody lze tedy představovat:Anoda: 1H2 (g) + 2 OH-(tady) → 2 H2Ó(ℓ) + 2e-
Tyto elektrony jsou vedeny na katodu vnějším obvodem. Katoda je niklová elektroda potažená hydratovaným oxidem niklu (Ni (OH)(s)), který katalyzuje redukci kyslíku (obvykle čerpáním vzduchu), ke kterému dochází, když přijímá elektrony. Semikreace, ke které dochází na katodě, je tedy:
Katoda: ½ O.2 (g) + 1 hodina2Ó(ℓ) + 2e- → 2 OH-(tady)
Celková reakce je dána:
2 hodiny2 (g) + O.2 (g) → 2 hodiny2Ó(ℓ)
Podívejte se, že kromě vyrobené elektřiny tento článek generuje vodu, což odpovídá jedné z jeho hlavních výhod. Proto se hodně používá v kosmických lodích, zejména v amerických, jako jsou Gemini, Apollo a Space Shuttle. Pro představu, americká kosmická loď Apollo, která je poháněna palivovým článkem, spotřebuje za 7 dní 680 kg vodíku a vyprodukuje 720 litrů vody.
Níže je uveden palivový článek NASA:
Palivový článek NASA s methanolovým palivem
Mnoho vědců to navíc vidělo jako palivo budoucnosti, protože nevytváří prakticky žádné znečišťující látky. V důsledku ropné krize od roku 1973 stále více a více rostou studie zaměřené na používání palivových článků v automobilech a v domácnostech. Například mnoho výrobců automobilů v Evropě, Japonsku a Spojených státech se zapojilo výstava a předvádění vozidel s palivovými články s vysokým výkonem a nulovými emisemi. znečišťující látky.
LOS ANGELES - 19. listopadu 2008: Honda představuje na autosalonu LA * vozidlo s palivovými články Honda FCSport *
Obecně je v těchto případech lepší používat kapalná paliva, jako je methanol a ethanol, která se mohou na palubě vozidla reformovat na vodík nebo která lze použít přímo.
* Redakční kredity za obrázek: LovelaceMedia / Shutterstock.com .
Autor: Jennifer Fogaça
Vystudoval chemii
Zdroj: Brazilská škola - https://brasilescola.uol.com.br/quimica/celula-combustivel.htm