Pilele de combustibil sunt dispozitive care funcționează similar cu bateriile, cu diferența că bateriile reactivii lor sunt depozitați în interior, suferind reacții de oxidoreducție și transformând energia chimică în electric; în timp ce pilele de combustibil nu au energie chimică stocată, dar reactanții sunt injectați continuu.
Există mai multe tipuri de pile de combustibil, dar toate au același principiu de funcționare și utilizează combustibili gazoși. Astfel, celulele de combustibil convertesc energia eliberată în reacțiile de ardere în energie electrică.
Mai jos este o schemă a uneia dintre cele mai comune pile de combustibil, numită AFC. Pila de combustibil alcalină, care tradus înseamnă „pilă de combustibil alcalină”):
Schema de funcționare a unei celule de combustibil hidrogen / oxigen
Acesta este planul pentru o celulă de combustibil, dar dacă combinăm mai multe celule în serie, rezultatul va fi un celule de combustibil, cu o putere mai mare.
Rețineți că hidrogen gazos (H2), care este combustibilul, este pompat în structura poroasă a anodului (pol negativ), care în acest caz este realizat din nichel. După ce îl traversează, hidrogenul trece la electrolit (soluție apoasă de hidroxid de potasiu, KOH
(Aici)), unde se dizolvă și reacționează, formând cationul H+ și eliberarea de electroni. Astfel, semi-reacția anodică poate fi reprezentată prin:Anod: 1H2 (g) + 2 OH-(Aici) → 2 H2O(ℓ) + 2e-
Acești electroni sunt conduși către catod prin circuitul extern. Catodul este un electrod de nichel acoperit cu oxid de nichel hidratat (Ni (OH)(s)) care catalizează reducerea oxigenului (de obicei din pomparea aerului), care are loc atunci când primește electroni. Astfel, semi-reacția care are loc la catod este:
Catod: ½ O2 (g) + 1 oră2O(ℓ) + 2e- → 2 OH-(Aici)
Reacția generală este dată de:
2 ore2 (g) + O2 (g) → 2 ore2O(ℓ)
Vedeți că pe lângă energia electrică produsă, această celulă generează apă, care corespunde unuia dintre principalele sale avantaje. De aceea este folosit foarte mult în navele spațiale, în principal în cele americane, precum Gemenii, Apollo și Naveta Spațială. Pentru a vă face o idee, în 7 zile, fiind alimentată de celula de combustibil, nava spațială americană Apollo consumă 680 kg de hidrogen și produce 720 L de apă.
Mai jos este o celulă de combustibil NASA:
Pila de combustie a metanolului de la NASA
În plus, mulți oameni de știință l-au văzut ca pe un combustibil al viitorului, deoarece nu generează practic poluanți. Din cauza crizei petrolului, din 1973, studiile pentru utilizarea pilelor de combustibil în mașini și în case, întreprinderi și industrii au crescut din ce în ce mai mult. De exemplu, mulți producători de mașini din Europa, Japonia și Statele Unite participă expoziția și demonstrarea vehiculelor cu pile de combustibil cu performanțe ridicate și emisii zero. poluanți.
LOS ANGELES - 19 noiembrie 2008: Honda prezintă vehiculul cu pilă de combustibil Honda FCSport la LA Auto Show *
În general, în aceste cazuri, este mai bine să folosiți combustibili lichizi, cum ar fi metanolul și etanolul, care pot fi transformați în hidrogen la bordul vehiculului sau care pot fi utilizați direct.
* Credite editoriale pentru imagine: LovelaceMedia / Shutterstock.com .
De Jennifer Fogaça
Absolvent în chimie
Sursă: Școala din Brazilia - https://brasilescola.uol.com.br/quimica/celula-combustivel.htm