Brændselsceller er enheder, der fungerer på samme måde som batterier, med den forskel at batterier har deres reagenser opbevaret inde, gennemgår oxidoreduktionsreaktioner og omdanner kemisk energi til elektrisk; mens brændselsceller ikke har lagret kemisk energi, men reaktanter injiceres kontinuerligt.
Der er flere typer brændselsceller, men de har alle det samme funktionsprincip og bruger gasformige brændstoffer. Således omdanner brændselsceller den energi, der frigøres ved forbrændingsreaktioner, til elektrisk energi.
Nedenfor er en skematisk oversigt over en af de mest almindelige brændselsceller, kaldet AFC. Alkalisk brændselscelle, som oversat betyder "alkalisk brændselscelle"):
Driftsplan for en brint / ilt-brændselscelle
Dette er planen for en brændselscelle, men hvis vi kombinerer flere celler i serie, bliver resultatet a brændselscelle, med større magt.
Bemærk, at brintgas (H2), som er brændstoffet, pumpes ind i den porøse struktur af anoden (negativ pol), som i dette tilfælde er lavet af nikkel. Efter krydsning passerer hydrogenet til elektrolytten (vandig opløsning af kaliumhydroxid, KOH
(her)), hvor det opløses og reagerer og danner H-kationen+ og frigivelse af elektroner. Således kan anode-halvreaktionen repræsenteres af:Anode: 1H2 (g) + 2 OH-(her) → 2 H2O(ℓ) + 2e-
Disse elektroner ledes til katoden gennem det eksterne kredsløb. Katoden er en nikkelelektrode overtrukket med hydratiseret nikkeloxid (Ni (OH)(s)) som katalyserer reduktionen af ilt (normalt fra pumpning af luft), som opstår, når den modtager elektroner. Halvreaktionen, der opstår ved katoden, er således:
Katode: ½ O2 (g) + 1 time2O(ℓ) + 2e- → 2 OH-(her)
Den samlede reaktion er givet af:
2 timer2 (g) + O2 (g) → 2 timer2O(ℓ)
Se, at ud over den producerede elektricitet, denne celle genererer vand, hvilket svarer til en af dens største fordele. Derfor bruges det meget i rumfartøjer, hovedsageligt amerikanske, som Tvillingene, Apollo og rumfærgen. For at give dig en idé, på 7 dage, der drives af brændselscellen, forbruger det amerikanske rumfartøj Apollo 680 kg brint og producerer 720 liter vand.
Nedenfor er en NASA-brændselscelle:
NASAs metanoldrevne brændselscelle
Derudover har mange forskere set det som et brændstof for fremtiden, da det næsten ikke genererer nogen forurenende stoffer. På grund af oliekrisen har undersøgelser med henblik på at bruge brændselsceller i biler og i hjem siden 1973 vokset mere og mere. For eksempel lægger mange bilproducenter i Europa, Japan og USA an udstilling og demonstration af brændselscellekøretøjer med høj ydeevne og nul emissioner. forurenende stoffer.
LOS ANGELES - 19. november 2008: Honda præsenterer Honda FCSport brændselscellekøretøj på LA Auto Show *
Generelt er det i disse tilfælde bedre at bruge flydende brændstoffer, såsom methanol og ethanol, som kan omdannes til brint om bord på køretøjet, eller som kan bruges direkte.
* Redaktionelle kreditter for billedet: LovelaceMedia / Shutterstock.com .
Af Jennifer Fogaça
Uddannet i kemi
Kilde: Brasilien skole - https://brasilescola.uol.com.br/quimica/celula-combustivel.htm