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
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)
Nepārtrauciet tūlīt... Pēc reklāmas ir vēl vairāk;)
Vispārējo reakciju sniedz:
2 stundas2. punkta g) apakšpunkts + O2. punkta g) apakšpunkts → 2 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
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 *
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
Vai vēlaties atsaukties uz šo tekstu skolas vai akadēmiskajā darbā? Skaties:
FOGAÇA, Jennifer Rocha Vargas. "Kurināmā elements"; Brazīlijas skola. Pieejams: https://brasilescola.uol.com.br/quimica/celula-combustivel.htm. Piekļuve 2021. gada 28. jūnijam.
