Топливная ячейка. Элемент или топливный элемент

Топливные элементы - это устройства, которые работают аналогично батареям, с той разницей, что батареи хранят свои реагенты внутри, претерпевая окислительно-восстановительные реакции и преобразовывая химическую энергию в электрический; в то время как в топливных элементах не накапливается химическая энергия, но постоянно вводятся реагенты.

Существует несколько типов топливных элементов, но все они имеют одинаковый принцип работы и используют газообразное топливо. Таким образом, топливные элементы преобразуют энергию, выделяемую в реакциях горения, в электрическую энергию.

Ниже представлена ​​схема одного из наиболее распространенных топливных элементов, называемых AFC. Щелочной топливный элемент, что в переводе означает «щелочной топливный элемент»):

Схема работы водородно-кислородного топливного элемента
Схема работы водородно-кислородного топливного элемента

Это план топливного элемента, но если мы объединим несколько элементов последовательно, результат будет топливная ячейка, с большей мощностью.

Обратите внимание, что газообразный водород (H

2), который является топливом, закачивается в пористую структуру анода (отрицательный полюс), который в данном случае сделан из никеля. После его пересечения водород переходит в электролит (водный раствор гидроксида калия, КОН(здесь)), где он растворяется и реагирует, образуя катион H+ и высвобождая электроны. Таким образом, анодная полуреакция может быть представлена:

Анод: 1H2 (г) + 2 ОН-(здесь) → 2 H2О(ℓ) + 2e-

Эти электроны проходят к катоду через внешнюю цепь. Катод представляет собой никелевый электрод, покрытый гидратированным оксидом никеля (Ni (OH)(s)), который катализирует восстановление кислорода (обычно в результате откачки воздуха), которое происходит, когда он получает электроны. Таким образом, на катоде происходит полуреакция:

Катод: ½ O2 (г) + 1 час2О(ℓ) + 2e- → 2 ОН-(здесь)

Общая реакция определяется:

2 часа2 (г) + O2 (г)2 часа2О(ℓ)

Смотрите, что помимо произведенной электроэнергии, эта клетка производит воду, что соответствует одному из основных его достоинств. Вот почему он часто используется в космических кораблях, в основном американских, таких как Gemini, Apollo и Space Shuttle. Чтобы дать вам представление, за 7 дней, работая от топливного элемента, американский космический корабль «Аполлон» потребляет 680 кг водорода и производит 720 л воды.

Ниже представлен топливный элемент НАСА:

Топливный элемент НАСА, работающий на метаноле
Топливный элемент НАСА, работающий на метаноле

Кроме того, многие ученые видели в нем топливо будущего, поскольку оно практически не производит загрязняющих веществ. В связи с нефтяным кризисом с 1973 года исследования по использованию топливных элементов в автомобилях и в домах, на предприятиях и в промышленности постоянно расширяются. Например, многие производители автомобилей в Европе, Японии и США вводят выставка и демонстрация автомобилей на топливных элементах с высокими характеристиками и нулевым уровнем выбросов. загрязняющие вещества.

Лос-Анджелес - 19 ноября 2008 г.: Honda представляет автомобиль на топливных элементах Honda FCSport на автосалоне в Лос-Анджелесе *
Лос-Анджелес - 19 ноября 2008 г.: Honda представляет автомобиль на топливных элементах Honda FCSport на автосалоне в Лос-Анджелесе *

Как правило, в этих случаях лучше использовать жидкое топливо, такое как метанол и этанол, которое можно преобразовать в водород на борту транспортного средства или которое можно использовать напрямую.

* Авторские права на изображение: ЛавлейсМедиа / Shutterstock.com .


Дженнифер Фогача
Окончила химический факультет

Источник: Бразильская школа - https://brasilescola.uol.com.br/quimica/celula-combustivel.htm

Какое искусство соответствует вашей личности по знаку зодиака?

Посещение музеев всегда было занятием для многих людей. Художественное произведение всегда переда...

read more

Узнайте, как приготовить вкусный сливочный кофейный ликер, идеально подходящий для июньских праздников.

На Северо-Востоке июньские гулянья проходят в июне, и распространенным напитком в это прекрасное ...

read more

Знаете ли вы, что ваш щенок может заразиться ленточным червем?

Ленточные черви — кишечные паразиты, которые могут селиться у собак. Этот паразитоз может достави...

read more