Palivové články sú zariadenia, ktoré fungujú podobne ako batérie, s tým rozdielom, že batérie majú svoje reagencie uložené vo vnútri, prechádzajú oxidoredukčnými reakciami a transformujú chemickú energiu na elektrický; palivové články síce nemajú uloženú chemickú energiu, ale reaktanty sú neustále vstrekované.
Existuje niekoľko druhov palivových článkov, ale všetky majú rovnaký princíp činnosti a používajú plynné palivá. Palivové články teda premieňajú energiu uvoľnenú pri spaľovacích reakciách na elektrickú energiu.
Ďalej uvádzame schému jedného z najbežnejších palivových článkov, ktorý sa nazýva AFC. Alkalický palivový článok, čo v preklade znamená „alkalický palivový článok“):
Schéma činnosti palivového článku na vodík / kyslík
Toto je návrh palivového článku, ale ak skombinujeme niekoľko článkov v sérii, výsledkom bude a palivový článok, s väčšou silou.
Upozorňujeme, že plynný vodík (H2), čo je palivo, sa čerpá do pórovitej štruktúry anódy (záporný pól), ktorá je v tomto prípade vyrobená z niklu. Po jeho prechode vodík prechádza do elektrolytu (vodný roztok hydroxidu draselného, KOH
(tu)), kde sa rozpúšťa a reaguje za vzniku katiónu H.+ a uvoľňovanie elektrónov. Polovičnú reakciu anódy teda môžeme predstavovať:Anóda: 1H2 písm. G) + 2 OH-(tu) → 2 H2O(ℓ) + 2e-
Tieto elektróny sú vedené na katódu vonkajším obvodom. Katóda je niklová elektróda potiahnutá hydratovaným oxidom nikelnatým (Ni (OH)s), ktorý katalyzuje redukciu kyslíka (zvyčajne pri prečerpávaní vzduchu), ku ktorej dochádza pri prijímaní elektrónov. Semi-reakcia, ktorá nastáva na katóde, je teda:
Katóda: ½ O2 písm. G) + 1 hodina2O(ℓ) + 2e- → 2 OH-(tu)
Celková reakcia je daná:
2 hodiny2 písm. G) + O.2 písm. G) → 2 hodiny2O(ℓ)
Uvidíte, že okrem vyrobenej elektriny tento článok generuje vodu, čo zodpovedá jednej z jeho hlavných výhod. Preto sa veľa používa v kozmických lodiach, hlavne amerických, ako sú Gemini, Apollo a raketoplán. Pre predstavu, americká vesmírna loď Apollo, ktorá je poháňaná palivovým článkom, spotrebuje za 7 dní 680 kg vodíka a vyprodukuje 720 l vody.
Ďalej je uvedený palivový článok NASA:
Palivový článok NASA na metanol
Mnoho vedcov ju navyše považovalo za palivo budúcnosti, pretože neprodukuje prakticky žiadne znečisťujúce látky. V dôsledku ropnej krízy od roku 1973 stále viac pribúdajú štúdie zamerané na využitie palivových článkov v automobiloch a domácnostiach. Napríklad veľa výrobcov automobilov v Európe, Japonsku a Spojených štátoch sa zapojilo výstava a predvádzanie vozidiel s palivovými článkami s vysokým výkonom a nulovými emisiami. znečisťujúce látky.
LOS ANGELES - 19. novembra 2008: Spoločnosť Honda predstavuje na autosalóne v LA vozidlo Honda FCSport s palivovými článkami *
Všeobecne je v týchto prípadoch lepšie používať kvapalné palivá, ako je metanol a etanol, ktoré sa môžu na palube vozidla reformovať na vodík alebo ktoré sa dajú použiť priamo.
* Redakčné kredity za obrázok: LovelaceMedia / Shutterstock.com .
Autor: Jennifer Fogaça
Vyštudoval chémiu
Zdroj: Brazílska škola - https://brasilescola.uol.com.br/quimica/celula-combustivel.htm