Kütuseelemendid on seadmed, mis töötavad sarnaselt patareidega, erinevusega patareidest lasta reaktiivid sees hoida, oksüdoreduktsioonireaktsioonides ja keemilise energia muundamisel elektriline; samas kui kütuseelementidel pole keemilist energiat salvestatud, kuid reaktante süstitakse pidevalt.
Kütuseelemente on mitut tüüpi, kuid neil kõigil on sama tööpõhimõte ja kasutatakse gaaskütuseid. Seega muudavad kütuseelemendid põlemisreaktsioonides eralduva energia elektrienergiaks.
Allpool on skeem ühest kõige tavalisemast kütuseelemendist, nimega AFC. Leeliseline kütuseelement, mis tõlkes tähendab "leeliselementide kütuseelementi"):
Vesiniku / hapniku kütuseelemendi tööskeem
See on kütuseelemendi plaan, kuid kui ühendame mitu rakku järjestikku, on tulemuseks a kütuseelement, suurema võimsusega.
Pange tähele, et vesinikgaas (H2), mis on kütus, pumbatakse anoodi (negatiivse pooluse) poorsesse struktuuri, mis antud juhul on valmistatud niklist. Pärast selle ületamist läheb vesinik elektrolüüdi (kaaliumhüdroksiidi vesilahus, KOH)
(siin)), kus see lahustub ja reageerib, moodustades H-katiooni+ ja elektronide vabastamine. Seega võib anoodi poolreaktsiooni esitada järgmiselt:Anood: 1 H2 g) + 2 OH-(siin) → 2 H2O(ℓ) + 2e-
Need elektronid juhitakse katoodi külge välise vooluahela kaudu. Katood on hüdreeritud nikkeloksiidiga (Ni (OH) kaetud nikkelelektrood)s)), mis katalüüsib hapniku reduktsiooni (tavaliselt õhu pumpamisest), mis toimub siis, kui see võtab vastu elektrone. Seega on katoodil esinev poolreaktsioon:
Katood: ½ O2 g) + 1 tund2O(ℓ) + 2e- → 2 OH-(siin)
Ärge lõpetage kohe... Peale reklaami on veel;)
Üldise reaktsiooni annab:
2 tundi2 g) + O2 g) → 2 tundi2O(ℓ)
Vaadake, et lisaks toodetud elektrile see rakk tekitab vett, mis vastab ühele selle peamistest eelistest. Seetõttu kasutatakse seda palju kosmosesõidukites, peamiselt Ameerika, näiteks Gemini, Apollo ja Space Shuttle. Idee andmiseks tarbib Ameerika kosmoseaparaat Apollo 7 päeva jooksul kütuseelemendil töötades 680 kg vesinikku ja toodab 720 L vett.
Allpool on NASA kütuseelement:
NASA metanooliga töötav kütuseelement
Lisaks on paljud teadlased näinud seda tuleviku kütusena, kuna see ei tekita praktiliselt mingeid saasteaineid. Naftakriisi tõttu on alates 1973. aastast tehtud uuringud autode ja kodude kütuseelementide kasutamiseks üha enam kasvanud. Näiteks panevad sisse paljud autotootjad Euroopas, Jaapanis ja Ameerika Ühendriikides näitus ja suure jõudlusega ja heitgaasita kütuseelemendiga sõidukite demonstreerimine. saasteained.
LOS ANGELES - 19. november 2008: Honda esitleb LA autonäitusel Honda FCSport kütuseelemendiga sõidukit *
Üldiselt on sellistel juhtudel parem kasutada vedelkütuseid, näiteks metanooli ja etanooli, mida saab sõidukis parendada vesinikuks või mida saab kasutada otse.
* Pildi redaktsiooniakrediit: LovelaceMedia / Shutterstock.com .
Autor Jennifer Fogaça
Lõpetanud keemia
Kas soovite sellele tekstile viidata koolis või akadeemilises töös? Vaata:
FOGAÇA, Jennifer Rocha Vargas. "Kütuseelement"; Brasiilia kool. Saadaval: https://brasilescola.uol.com.br/quimica/celula-combustivel.htm. Juurdepääs 28. juunil 2021.
