Ogniwa paliwowe to urządzenia działające podobnie do baterii, z tą różnicą, że baterie mają swoje odczynniki przechowywane w środku, ulegając reakcjom oksyoredukcyjnym i przekształcając energię chemiczną w elektryczny; podczas gdy ogniwa paliwowe nie przechowują energii chemicznej, ale reagenty są stale wtryskiwane.
Istnieje kilka rodzajów ogniw paliwowych, ale wszystkie mają tę samą zasadę działania i wykorzystują paliwa gazowe. W ten sposób ogniwa paliwowe przekształcają energię uwalnianą w reakcjach spalania w energię elektryczną.
Poniżej znajduje się schemat jednego z najpopularniejszych ogniw paliwowych, zwanego AFC. Alkaliczne ogniwo paliwowe, co w tłumaczeniu oznacza „alkaliczne ogniwo paliwowe”):
Schemat działania ogniwa paliwowego wodorowo-tlenowego
To jest plan ogniwa paliwowego, ale jeśli połączymy kilka ogniw szeregowo, wynik będzie a ogniwo paliwowe, z większą mocą.
Zauważ, że wodór (H2), czyli paliwo, jest wpompowywane w porowatą strukturę anody (biegun ujemny), która w tym przypadku jest wykonana z niklu. Po jej przekroczeniu wodór przechodzi do elektrolitu (wodny roztwór wodorotlenku potasu, KOH
(tutaj)), gdzie rozpuszcza się i reaguje, tworząc kation H+ i uwalnianie elektronów. Zatem półreakcję anodową można przedstawić wzorem:Anoda: 1H2(g) + 2 OH-(tutaj) → 2 godz2O(ℓ) + 2e-
Elektrony te są przewodzone do katody przez obwód zewnętrzny. Katoda jest elektrodą niklową pokrytą uwodnionym tlenkiem niklu (Ni(OH)(y)), który katalizuje redukcję tlenu (zwykle z pompowania powietrza), która następuje, gdy otrzymuje elektrony. Zatem półreakcja zachodząca na katodzie to:
Katoda: ½ O2(g) + 1 godzina2O(ℓ) + 2e- → 2 OH-(tutaj)
Teraz nie przestawaj... Po reklamie jest więcej ;)
Ogólna reakcja wyrażana jest wzorem:
2 godziny2(g) + O2(g) → 2 godziny2O(ℓ)
Zobacz, że oprócz wyprodukowanej energii elektrycznej, ta komórka generuje wodę, co odpowiada jednej z jego głównych zalet. Dlatego jest często używany w statkach kosmicznych, głównie amerykańskich, takich jak Gemini, Apollo i prom kosmiczny. Aby dać ci wyobrażenie, w ciągu 7 dni, napędzany ogniwem paliwowym, amerykański statek kosmiczny Apollo zużywa 680 kg wodoru i produkuje 720 l wody.
Poniżej znajduje się ogniwo paliwowe NASA:
Ogniwo paliwowe NASA zasilane metanolem
Ponadto wielu naukowców postrzega ją jako paliwo przyszłości, ponieważ praktycznie nie generuje żadnych zanieczyszczeń. Ze względu na kryzys naftowy, od 1973 r. coraz więcej badań nad wykorzystaniem ogniw paliwowych w samochodach i domach, przedsiębiorstwach i gałęziach przemysłu. Na przykład wielu producentów samochodów w Europie, Japonii i Stanach Zjednoczonych wprowadza wystawa i demonstracja pojazdów na ogniwa paliwowe o wysokiej wydajności i zerowej emisji. zanieczyszczenia.
LOS ANGELES – 19 listopada 2008: Honda prezentuje pojazd napędzany ogniwami paliwowymi Honda FCSport na targach LA Auto Show*
Ogólnie rzecz biorąc, w takich przypadkach lepiej jest stosować paliwa płynne, takie jak metanol i etanol, które można przekształcić w wodór na pokładzie pojazdu lub które można wykorzystać bezpośrednio.
* Kredyty redakcyjne obrazu: LovelaceMedia / Shutterstock.com .
Jennifer Fogaça
Absolwent chemii
Czy chciałbyś odnieść się do tego tekstu w pracy szkolnej lub naukowej? Popatrz:
FOGAÇA, Jennifer Rocha Vargas. "Ogniwo paliwowe"; Brazylia Szkoła. Dostępne w: https://brasilescola.uol.com.br/quimica/celula-combustivel.htm. Dostęp 28 czerwca 2021 r.
