საწვავის ელემენტი. უჯრედი ან საწვავის ელემენტი

საწვავის ელემენტები არის მოწყობილობები, რომლებიც მუშაობენ ბატარეების მსგავსად, იმ განსხვავებით, რომ ელემენტები მათი რეაგენტები ინახება შიგნით, განიცდიან ოქსიდორდუქციის რეაქციებს და ქიმიურ ენერგიას გარდაქმნიან ელექტრო; ხოლო საწვავის უჯრედებს არ აქვთ შენახული ქიმიური ენერგია, მაგრამ რეაქტორებს მუდმივად ატარებენ.

არსებობს რამდენიმე ტიპის საწვავის ელემენტი, მაგრამ მათ ყველა ერთნაირი მუშაობის პრინციპია და იყენებენ გაზურ საწვავს. ამრიგად, საწვავის უჯრედები წვის რეაქციებში გამოყოფილი ენერგია გადააქვთ ელექტრულ ენერგიად.

ქვემოთ მოცემულია ერთ – ერთი ყველაზე გავრცელებული საწვავის ელემენტის სქემა, სახელწოდებით AFC. ტუტე საწვავის უჯრედი, რაც ნიშნავს "ტუტე საწვავის უჯრედს"):

წყალბადის / ჟანგბადის საწვავის უჯრედის ოპერაციული სქემა

ეს არის გეგმა საწვავის ელემენტისთვის, მაგრამ თუ რამდენიმე უჯრედს გავაერთიანებთ სერიულად, შედეგი იქნება a საწვავის ელემენტი, უფრო მეტი ძალა.

გაითვალისწინეთ, რომ წყალბადის გაზი (H₂), რომელიც არის საწვავი, ტუმბოს ანოდის ფოროვან სტრუქტურაში (უარყოფითი ბოძი), რომელიც ამ შემთხვევაში დამზადებულია ნიკელისგან. მისი გადაკვეთის შემდეგ, წყალბადის გადადის ელექტროლიტი (კალიუმის ჰიდროქსიდის წყალხსნარი, KOH)

_(აქ)), სადაც ის იხსნება და რეაგირებს, ქმნის H კატიონს⁺ და ელექტრონების გამოყოფა. ამრიგად, ანოდის ნახევრად რეაქცია შეიძლება წარმოდგენილი იყოს:

ანოდი: 1H_{2 (გ)} + 2 ოჰ^-_(აქ) → 2 ჰ₂ო_(ℓ) + 2 ე^-

ეს ელექტრონები კათოდამდე მიჰყავთ გარე წრის მეშვეობით. კათოდი არის ნიკელის ელექტროდი, დაფარული ჰიდრატირებული ნიკელის ოქსიდით (Ni (OH)_(s)), რომელიც კატალიზებს ჟანგბადის შემცირებას (ჩვეულებრივ, ჰაერის ტუმბოსგან), რაც ხდება ელექტრონების მიღებისას. ამრიგად, კათოდზე მომხდარი ნახევრად რეაქციაა:

კათოდური: O_{2 (გ)} + 1 საათი₂ო_(ℓ) + 2 ე^- → 2 OH^-_(აქ)

საერთო რეაქციას იძლევა:

2 საათი_{2 (გ)} + ო_{2 (გ)} → 2 საათი₂ო_(ℓ)

აგრეთვე, რომ წარმოებული ელექტროენერგიის გარდა, ეს უჯრედი წარმოქმნის წყალს, რაც შეესაბამება მის ერთ-ერთ მთავარ უპირატესობას. ამიტომ მას ბევრს იყენებენ კოსმოსურ ხომალდებში, ძირითადად ამერიკულ, მაგალითად ტყუპებში, აპოლოში და კოსმოსურ ხომალდში. იდეა რომ მოგაწოდოთ, 7 დღეში, საწვავის უჯრედის ენერგიით მომარაგება, ამერიკული კოსმოსური ხომალდი Apollo მოიხმარს 680 კგ წყალბადს და აწარმოებს 720 ლ წყალს.

ქვემოთ მოცემულია NASA- ს საწვავის ელემენტი:

NASA– ს მეთანოლზე მომუშავე საწვავის ელემენტი

გარდა ამისა, ბევრმა მეცნიერმა ის მომავლის საწვავად მიიჩნია, რადგან ის დამაბინძურებლებს პრაქტიკულად არ წარმოშობს. ნავთობის კრიზისის გამო, 1973 წლიდან სწავლა მანქანებსა და სახლებში საწვავის უჯრედების გამოყენების მიზნით, ბიზნესი და ინდუსტრია სულ უფრო და უფრო იზრდება. მაგალითად, ევროპაში, იაპონიასა და შეერთებულ შტატებში ავტომობილების მრავალი მწარმოებელი აყენებს მას მაღალი ეფექტურობის და ნულოვანი გამონაბოლქვით საწვავის უჯრედების მანქანების გამოფენა და ჩვენება. დამაბინძურებლები.

ლოს ანჟელესი - 2008 წლის 19 ნოემბერი: LA Auto Show- ზე Honda წარადგენს Honda FCSport საწვავის უჯრედის მანქანას *

საერთოდ, ამ შემთხვევებში უმჯობესია გამოიყენოთ თხევადი საწვავი, მაგალითად, მეთანოლი და ეთანოლი, რომელთა ტრანსფორმაცია შესაძლებელია ავტომანქანაზე წყალბადის სახით ან უშუალოდ გამოყენება.

* სარედაქციო კრედიტები სურათისთვის: LovelaceMedia / Shutterstock.com .

ჯენიფერ ფოგაჩას მიერ
დაამთავრა ქიმია

წყარო: ბრაზილიის სკოლა - https://brasilescola.uol.com.br/quimica/celula-combustivel.htm