Gorivne celice so naprave, ki delujejo podobno kot baterije, s to razliko, da baterije imajo reagente shranjene v notranjosti, pri čemer potekajo reakcije oksidoredukcije in kemična energija se pretvori v električni; medtem ko gorivne celice nimajo shranjene kemične energije, vendar se reaktanti neprestano vbrizgavajo.
Obstaja več vrst gorivnih celic, vendar imajo vsi enak princip delovanja in uporabljajo plinasta goriva. Tako gorivne celice pretvorijo energijo, ki se sprosti v reakcijah zgorevanja, v električno energijo.
Spodaj je shema ene najpogostejših gorivnih celic, imenovana AFC. Alkalna gorivna celica, kar v prevodu pomeni "alkalna gorivna celica"):
Shema delovanja gorivne celice vodik / kisik
To je načrt gorivne celice, če pa združimo več celic zaporedoma, bo rezultat a gorivna celica, z večjo močjo.
Upoštevajte, da plin vodik (H2), ki je gorivo, se črpa v porozno strukturo anode (negativni pol), ki je v tem primeru narejena iz niklja. Po prehodu vodik preide v elektrolit (vodna raztopina kalijevega hidroksida, KOH
(tukaj)), kjer se raztopi in reagira ter tvori kation H+ in sproščanje elektronov. Tako lahko anodno polovično reakcijo predstavimo z:Anoda: 1H2 (g) + 2 OH-(tukaj) → 2 H2O(ℓ) + 2e-
Ti elektroni se skozi zunanji krog vodijo do katode. Katoda je nikljeva elektroda, prevlečena s hidratiranim nikljevim oksidom (Ni (OH)(s)), ki katalizira redukcijo kisika (običajno pri črpanju zraka), do katere pride, ko sprejema elektrone. Tako je pol reakcija, ki se pojavi na katodi:
Katoda: ½ O.2 (g) + 1 ura2O(ℓ) + 2e- → 2 OH-(tukaj)
Ne ustavi se zdaj... Po oglaševanju je še več;)
Splošno reakcijo podajo:
2 uri2 (g) + O2 (g) → 2 uri2O(ℓ)
Glejte, da poleg proizvedene električne energije ta celica ustvarja vodo, kar ustreza eni njegovih glavnih prednosti. Zato se veliko uporablja v vesoljskih plovilih, predvsem ameriških, kot so Gemini, Apollo in Space Shuttle. Da bi dobili idejo, ameriška vesoljska ladja Apollo v 7 dneh, ki jo poganja gorivna celica, porabi 680 kg vodika in proizvede 720 L vode.
Spodaj je NASA gorivna celica:
Nasina gorivna celica na metanol
Poleg tega ga mnogi znanstveniki vidijo kot gorivo prihodnosti, saj dejansko ne ustvarja nobenih onesnaževal. Zaradi naftne krize od leta 1973 vse bolj rastejo študije o uporabi gorivnih celic v avtomobilih in domovih. Na primer, številni proizvajalci avtomobilov v Evropi, na Japonskem in v Združenih državah vstopajo razstava in predstavitev vozil na gorivne celice z visoko zmogljivostjo in brez emisij. onesnaževala.
LOS ANGELES - 19. november 2008: Honda na avtomobilskem salonu v LA predstavila vozilo Honda FCSport z gorivnimi celicami *
Na splošno je v teh primerih bolje uporabljati tekoča goriva, kot sta metanol in etanol, ki jih je mogoče v vozilu preoblikovati v vodik ali pa jih uporabiti neposredno.
* Redakcije za sliko: LovelaceMedia / Shutterstock.com .
Avtorica Jennifer Fogaça
Diplomiral iz kemije
Bi se radi sklicevali na to besedilo v šolskem ali akademskem delu? Poglej:
FOGAÇA, Jennifer Rocha Vargas. "Gorivna celica"; Brazilska šola. Na voljo v: https://brasilescola.uol.com.br/quimica/celula-combustivel.htm. Dostopno 28. junija 2021.
