เซลล์เชื้อเพลิง เซลล์หรือเซลล์เชื้อเพลิง

เซลล์เชื้อเพลิงเป็นอุปกรณ์ที่ทำงานคล้ายกับแบตเตอรี่ โดยมีความแตกต่างที่แบตเตอรี่ เก็บรีเอเจนต์ไว้ภายใน เกิดปฏิกิริยาออกซิเดชัน และเปลี่ยนพลังงานเคมีเป็น ไฟฟ้า; ในขณะที่เซลล์เชื้อเพลิงไม่ได้เก็บพลังงานเคมีไว้ แต่สารตั้งต้นจะถูกฉีดเข้าไปอย่างต่อเนื่อง

เซลล์เชื้อเพลิงมีหลายประเภท แต่มีหลักการทำงานเหมือนกันและใช้เชื้อเพลิงก๊าซ ดังนั้นเซลล์เชื้อเพลิงจะเปลี่ยนพลังงานที่ปล่อยออกมาจากปฏิกิริยาการเผาไหม้เป็นพลังงานไฟฟ้า

ด้านล่างนี้คือแผนผังของเซลล์เชื้อเพลิงชนิดหนึ่งที่เรียกว่า AFC เซลล์เชื้อเพลิงอัลคาไลน์ซึ่งแปลว่า “เซลล์เชื้อเพลิงอัลคาไลน์”):

รูปแบบการทำงานของเซลล์เชื้อเพลิงไฮโดรเจน/ออกซิเจน

นี่เป็นพิมพ์เขียวสำหรับเซลล์เชื้อเพลิง แต่ถ้าเรารวมหลาย ๆ เซลล์เป็นอนุกรม ผลลัพธ์จะเป็น เซลล์เชื้อเพลิง, ด้วยพลังที่มากกว่า

โปรดทราบว่าก๊าซไฮโดรเจน (H₂) ซึ่งเป็นเชื้อเพลิงถูกสูบเข้าไปในโครงสร้างที่มีรูพรุนของขั้วบวก (ขั้วลบ) ซึ่งในกรณีนี้คือนิกเกิล หลังจากข้ามมัน ไฮโดรเจนจะผ่านไปยังอิเล็กโทรไลต์ (สารละลายโพแทสเซียมไฮดรอกไซด์ KOH_{(ที่นี่)}) ที่ซึ่งละลายและทำปฏิกิริยา เกิดเป็น H cation⁺ และปล่อยอิเล็กตรอน ดังนั้นครึ่งปฏิกิริยาของแอโนดสามารถแสดงได้โดย:

แอโนด: 1H_2(ก.) + 2 OH^-_{(ที่นี่)} → 2 ชั่วโมง₂โอ_(ℓ) + 2e^-

อิเล็กตรอนเหล่านี้ถูกส่งไปยังแคโทดผ่านวงจรภายนอก แคโทดเป็นอิเล็กโทรดนิกเกิลเคลือบไฮเดรดนิกเกิลออกไซด์ (Ni(OH)_(ส)) ซึ่งกระตุ้นการลดลงของออกซิเจน (โดยปกติมาจากการสูบลม) ซึ่งเกิดขึ้นเมื่อได้รับอิเล็กตรอน ดังนั้นกึ่งปฏิกิริยาที่เกิดขึ้นที่แคโทดคือ

แคโทด: ½ O_2(ก.) + 1 ชั่วโมง₂โอ_(ℓ) + 2e^- → 2 OH^-_{(ที่นี่)}

ปฏิกิริยาโดยรวมได้มาจาก:

2 ชั่วโมง_2(ก.) + โอ_2(ก.) → 2 ชั่วโมง₂โอ_(ℓ)

เห็นว่านอกจากการผลิตไฟฟ้าแล้ว เซลล์นี้ผลิตน้ำซึ่งสอดคล้องกับข้อดีหลักประการหนึ่งของมัน นั่นเป็นสาเหตุว่าทำไมมันถึงถูกใช้อย่างมากมายในยานอวกาศ โดยเฉพาะในอเมริกา เช่น ราศีเมถุน อพอลโล และกระสวยอวกาศ เพื่อให้แนวคิดแก่คุณ ใน 7 วัน ซึ่งขับเคลื่อนโดยเซลล์เชื้อเพลิง ยานอวกาศ American Apollo จะใช้ไฮโดรเจน 680 กิโลกรัมและผลิตน้ำได้ 720 ลิตร

ด้านล่างเป็นเซลล์เชื้อเพลิงของ NASA:

เซลล์เชื้อเพลิงที่ขับเคลื่อนด้วยเมทานอลของนาซ่า

นอกจากนี้ นักวิทยาศาสตร์หลายคนมองว่ามันเป็นเชื้อเพลิงแห่งอนาคต เนื่องจากแทบไม่สร้างมลพิษเลย เนื่องจากวิกฤตการณ์น้ำมัน ตั้งแต่ปี 1973 การศึกษาเพื่อที่จะใช้เซลล์เชื้อเพลิงในรถยนต์และในบ้าน ธุรกิจและอุตสาหกรรมได้เติบโตขึ้นเรื่อยๆ ตัวอย่างเช่น ผู้ผลิตรถยนต์หลายรายในยุโรป ญี่ปุ่น และสหรัฐอเมริกาต่างก็ใส่ นิทรรศการและสาธิตยานยนต์เซลล์เชื้อเพลิงที่มีสมรรถนะสูงและปล่อยมลพิษเป็นศูนย์ มลพิษ

LOS ANGELES - 19 พฤศจิกายน 2551: Honda นำเสนอรถยนต์เซลล์เชื้อเพลิง Honda FCSport ที่งาน LA Auto Show*

โดยทั่วไป ในกรณีเหล่านี้ จะดีกว่าถ้าใช้เชื้อเพลิงเหลว เช่น เมทานอลและเอทานอล ซึ่งสามารถแปลงสภาพเป็นไฮโดรเจนบนรถหรือนำไปใช้โดยตรงได้

* เครดิตบรรณาธิการสำหรับภาพ: LovelaceMedia / Shutterstock.com .

โดย เจนนิเฟอร์ โฟกาซา
จบเคมี

ที่มา: โรงเรียนบราซิล - https://brasilescola.uol.com.br/quimica/celula-combustivel.htm