Brennstoffzellen sind Geräte, die ähnlich wie Batterien funktionieren, mit dem Unterschied, dass Batterien haben ihre Reagenzien im Inneren gespeichert, durchlaufen Oxidoreduktionsreaktionen und wandeln chemische Energie in elektrisch; während Brennstoffzellen keine chemische Energie gespeichert haben, sondern Reaktanten kontinuierlich eingespritzt werden.
Es gibt verschiedene Arten von Brennstoffzellen, die jedoch alle das gleiche Funktionsprinzip haben und gasförmige Brennstoffe verwenden. So wandeln Brennstoffzellen die bei Verbrennungsreaktionen freigesetzte Energie in elektrische Energie um.
Unten ist ein Schema einer der gebräuchlichsten Brennstoffzellen, genannt AFC. Alkalische Brennstoffzelle, was übersetzt "alkalische Brennstoffzelle" bedeutet):
Funktionsschema einer Wasserstoff-/Sauerstoff-Brennstoffzelle
Dies ist die Blaupause für eine Brennstoffzelle, aber wenn wir mehrere Zellen in Reihe schalten, wird das Ergebnis a Brennstoffzelle, mit größerer Kraft.
Beachten Sie, dass Wasserstoffgas (H
2), also der Brennstoff, in die poröse Struktur der Anode (Minuspol), die in diesem Fall aus Nickel besteht, gepumpt. Nach dem Überqueren geht der Wasserstoff in den Elektrolyten (wässrige Lösung von Kaliumhydroxid, KOH(Hier)), wo es sich auflöst und reagiert und das H-Kation bildet+ und Elektronen freisetzen. Somit kann die Anoden-Halbreaktion dargestellt werden durch:Anode: 1H2(g) + 2 OH-(Hier) → 2 H2Ö(ℓ) + 2e-
Diese Elektronen werden über den externen Stromkreis zur Kathode geleitet. Die Kathode ist eine Nickelelektrode, die mit Nickeloxidhydrat (Ni(OH)(s)), die die Reduktion von Sauerstoff (normalerweise durch das Pumpen von Luft) katalysiert, die auftritt, wenn sie Elektronen aufnimmt. Somit ist die an der Kathode ablaufende Halbreaktion:
Kathode: ½ O2(g) + 1 Stunde2Ö(ℓ) + 2e- → 2 OH-(Hier)
Die Gesamtreaktion ist gegeben durch:
2 Stunden2(g) + Aus2(g) → 2 Stunden2Ö(ℓ)
Sehen Sie, dass zusätzlich zum produzierten Strom, diese Zelle erzeugt Wasser, was einem seiner Hauptvorteile entspricht. Deshalb wird es viel in Raumfahrzeugen verwendet, hauptsächlich in amerikanischen, wie Gemini, Apollo und dem Space Shuttle. Um Ihnen eine Vorstellung zu geben, verbraucht die amerikanische Raumsonde Apollo in 7 Tagen, angetrieben von der Brennstoffzelle, 680 kg Wasserstoff und produziert 720 l Wasser.
Unten ist eine NASA-Brennstoffzelle:
Die mit Methanol betriebene Brennstoffzelle der NASA
Darüber hinaus sehen ihn viele Wissenschaftler als Kraftstoff der Zukunft, da er praktisch keine Schadstoffe erzeugt. Aufgrund der Ölkrise nehmen seit 1973 Studien zum Einsatz von Brennstoffzellen in Autos und Haushalten, Gewerbe und Industrie immer mehr zu. Viele Autohersteller in Europa, Japan und den USA setzen beispielsweise auf Ausstellung und Vorführung von Brennstoffzellenfahrzeugen mit hoher Leistung und null Emissionen. Schadstoffe.
LOS ANGELES - 19. November 2008: Honda präsentiert Honda FCSport Brennstoffzellenfahrzeug auf der LA Auto Show*
Generell ist es in diesen Fällen besser, flüssige Kraftstoffe wie Methanol und Ethanol zu verwenden, die an Bord des Fahrzeugs zu Wasserstoff reformiert oder direkt verwendet werden können.
* Redaktionelle Credits für das Bild: LovelaceMedia / Shutterstock.com .
Von Jennifer Fogaça
Abschluss in Chemie
Quelle: Brasilien Schule - https://brasilescola.uol.com.br/quimica/celula-combustivel.htm
