Az üzemanyagcellák olyan elemek, amelyek hasonlóan működnek, mint az elemek, azzal a különbséggel, mint az elemek reagenseiket bent tárolják, oxidoredukciós reakciókon mennek keresztül és kémiai energiát transzformálnak elektromos; míg az üzemanyagcellákban nincs kémiai energia, de a reagenseket folyamatosan injektálják.
Az üzemanyagcelláknak több típusa létezik, de mindegyiknek ugyanaz az működési elve és gáznemű tüzelőanyagok vannak. Így az üzemanyagcellák az égési reakciók során felszabaduló energiát elektromos energiává alakítják.
Az alábbiakban bemutatjuk az egyik leggyakoribb üzemanyagcellát, az úgynevezett AFC-t. Alkáli üzemanyagcella, ami fordításban „lúgos üzemanyagcellát” jelent:
Hidrogén / oxigén üzemanyagcellák működési sémája
Ez az üzemanyagcellák tervrajza, de ha több cellát egyesítünk sorba, az eredmény a benzintank, nagyobb erővel.
Vegye figyelembe, hogy hidrogéngáz (H2), amely az üzemanyag, az anód (negatív pólus) porózus szerkezetébe pumpálják, amely ebben az esetben nikkelből készül. A keresztezés után a hidrogén átjut az elektrolitba (kálium-hidroxid vizes oldata, KOH)
(itt)), ahol feloldódik és reakcióba lép, képezve a H kationt+ és felszabadító elektronokat. Így az anód félreakciója a következőképpen ábrázolható:Anód: 1H2. g) + 2 OH-(itt) → 2 H2O(ℓ) + 2e-
Ezeket az elektronokat a külső áramkörön keresztül vezetik a katódhoz. A katód egy hidratált nikkel-oxiddal (Ni (OH)) bevont nikkel elektródas), amely katalizálja az oxigén redukcióját (általában a levegő szivattyúzásával), amely akkor következik be, amikor elektronokat fogad. Így a katódnál bekövetkező félreakció:
Katód: ½ O2. g) + 1 óra2O(ℓ) + 2e- → 2 OH-(itt)
A teljes reakciót a következők adják:
2 óra2. g) + O2. g) → 2 óra2O(ℓ)
Lásd, hogy a megtermelt villamos energia mellett ez a sejt vizet generál, amely megfelel az egyik fő előnyének. Éppen ezért sokat használják űrhajókban, főleg amerikai hajókban, mint például a Gemini, az Apollo és az Űrsikló. Hogy ötleted legyen, az amerikai Apollo űrhajó 7 nap alatt, az üzemanyagcellából hajtva, 680 kg hidrogént fogyaszt és 720 liter vizet termel.
Az alábbiakban egy NASA üzemanyagcella található:
A NASA metanollal működő üzemanyagcellája
Ezenkívül sok tudós a jövő üzemanyagának tekintette, mivel gyakorlatilag nem termel szennyező anyagokat. Az olajválság miatt 1973 óta egyre inkább nőnek az autókban és otthonokban használt üzemanyagok elemei, a vállalkozások és az ipar. Például számos autógyártó Európában, Japánban és az Egyesült Államokban beindul kiállítás és nagy teljesítményű, nulla károsanyag-kibocsátású üzemanyagcellás járművek bemutatása. szennyező anyagok.
Los Angeles - 2008. november 19.: A Honda bemutatja a Honda FCSport üzemanyagcellás járművet az LA Autószalonon *
Általában ezekben az esetekben jobb olyan folyékony üzemanyagokat használni, mint például a metanol és az etanol, amelyeket hidrogénné lehet átalakítani a jármű fedélzetén, vagy amelyek közvetlenül felhasználhatók.
* Szerkesztői kredit a képhez: LovelaceMedia / Shutterstock.com .
Írta: Jennifer Fogaça
Kémia szakon végzett
Forrás: Brazil iskola - https://brasilescola.uol.com.br/quimica/celula-combustivel.htm
