Kurināmā elements. Šūna vai degvielas šūna

Kurināmā elementi ir ierīces, kas darbojas līdzīgi kā baterijas, ar atšķirību no baterijām reaģenti tiek uzglabāti iekšpusē, veicot oksidācijas reducēšanas reakcijas un pārveidojot ķīmisko enerģiju elektrisks; kamēr degvielas šūnās nav saglabāta ķīmiskā enerģija, bet reaģenti tiek nepārtraukti ievadīti.

Ir vairāki kurināmā elementu veidi, taču tiem visiem ir vienāds darbības princips un tiek izmantota gāzveida degviela. Tādējādi degvielas šūnas sadedzināšanas reakcijās izdalīto enerģiju pārvērš elektriskajā enerģijā.

Zemāk ir shēma vienai no visbiežāk izmantotajām degvielas šūnām, ko sauc par AFC. Sārmains kurināmā elements, kas tulkojumā nozīmē “sārmainā kurināmā elements”):

Ūdeņraža / skābekļa degvielas elementu darbības shēma
Ūdeņraža / skābekļa degvielas elementu darbības shēma

Tas ir kurināmā elementa projekts, bet, ja mēs vairākas šūnas apvienojam virknē, rezultāts būs a degvielas šūna, ar lielāku jaudu.

Jāņem vērā, ka ūdeņraža gāze (H2), kas ir degviela, tiek iesūknēta anoda (negatīvā pola) porainajā struktūrā, kas šajā gadījumā ir izgatavota no niķeļa. Pēc tā šķērsošanas ūdeņradis pāriet uz elektrolītu (kālija hidroksīda ūdens šķīdums, KOH)

(šeit)), kur tas izšķīst un reaģē, veidojot H katjonu+ un atbrīvojot elektronus. Tādējādi anoda pusreakciju var attēlot ar:

Anods: 1H2. punkta g) apakšpunkts + 2 OH-(šeit) → 2 H2O(ℓ) + 2e-

Šie elektroni tiek vadīti uz katodu caur ārējo ķēdi. Katods ir niķeļa elektrods, kas pārklāts ar hidratētu niķeļa oksīdu (Ni (OH)s)), kas katalizē skābekļa reducēšanos (parasti no gaisa sūknēšanas), kas notiek, saņemot elektronus. Tādējādi pusreakcija, kas notiek pie katoda, ir:

Katods: ½ O2. punkta g) apakšpunkts + 1 stunda2O(ℓ) + 2e- → 2 OH-(šeit)

Vispārējo reakciju sniedz:

2 stundas2. punkta g) apakšpunkts + O2. punkta g) apakšpunkts2 stundas2O(ℓ)

Skatiet, ka papildus saražotajai elektroenerģijai šī šūna rada ūdeni, kas atbilst vienai no tās galvenajām priekšrocībām. Tāpēc to daudz izmanto kosmosa kuģos, galvenokārt amerikāņu, piemēram, Gemini, Apollo un Space Shuttle. Lai dotu jums ideju, 7 dienu laikā amerikāņu kosmosa kuģis Apollo, ko darbina kurināmā elements, patērē 680 kg ūdeņraža un saražo 720 L ūdens.

Zemāk ir NASA degvielas šūna:

NASA ar metanolu darbināms kurināmā elements
NASA ar metanolu darbināms kurināmā elements

Turklāt daudzi zinātnieki to uztvēra kā nākotnes degvielu, jo tas praktiski nerada piesārņotājus. Naftas krīzes dēļ kopš 1973. gada veiktie pētījumi par degvielas elementu izmantošanu automašīnās un mājās arvien vairāk pieaug. Piemēram, daudzi automašīnu ražotāji Eiropā, Japānā un ASV liek tirgū izstādē un demonstrējot degvielas elementu transportlīdzekļus ar augstu veiktspēju un nulles emisiju. piesārņotāji.

LOS ANGELES - 2008. gada 19. novembris: Honda LA auto izstādē piedāvā Honda FCSport degvielas elementu transportlīdzekli *
LOS ANGELES - 2008. gada 19. novembris: Honda LA auto izstādē piedāvā Honda FCSport degvielas elementu transportlīdzekli *

Parasti šajos gadījumos labāk ir izmantot šķidro degvielu, piemēram, metanolu un etanolu, kuru transportlīdzeklī var pārveidot par ūdeņradi vai kuru var izmantot tieši.

* Attēla redakcijas kredīti: LovelaceMedia / Shutterstock.com .


Autore Jennifer Fogaça
Beidzis ķīmiju

Avots: Brazīlijas skola - https://brasilescola.uol.com.br/quimica/celula-combustivel.htm

Sabiedrības veselības politikas sākums Brazīlijā: no Vecās Republikas līdz Vargas laikmetam

Brazīlijā no 19. līdz 20. gadsimta sākumam rūpes par veselību patiesībā ne vienmēr izpaudās kā s...

read more
Parīzes komūna: kas tas bija, konteksts, sekas

Parīzes komūna: kas tas bija, konteksts, sekas

Parīzes komūnabija pirmā populārā valdība vēsturē, ko galvenokārt veido strādnieki. franču sakāv...

read more

Relaksācijas aktivitātes grūtniecēm

Mūsdienu pasauli iezīmē vētraina dzīve, kurai ir vairāki paralēli uzdevumi: strādāt, rūpēties par...

read more