Membran pertukaran proton untuk sel bahan api

1.1 gambaran keseluruhan tentang

Masalah kekurangan tenaga semakin serius di seluruh dunia.Untuk bahan api fosil tradisional tidak boleh diperbaharui, dan penggunaan proses menyebabkan pencemaran alam sekitar yang serius.Walau bagaimanapun, kebanyakan penukaran tenaga dicapai oleh proses enjin haba, yang tidak cekap.Sepanjang 30 tahun yang lalu, bahan api fosil telah menurun dan permintaan untuk tenaga bersih telah meningkat.Ia adalah tugas serius yang dihadapi manusia pada abad ke-21 untuk mencari tenaga boleh diperbaharui yang mesra alam.Oleh itu, memandangkan masalah yang disebutkan di atas yang disebabkan oleh tenaga tradisional, penyelidikan untuk meningkatkan kecekapan penukaran tenaga dan mencari tenaga baharu yang bersih telah semakin meluas.

Sel bahan api ialah sejenis teknologi tenaga baharu, yang secara langsung menukarkan tenaga kimia Bahan Api kepada elektrik melalui tindak balas elektrokimia.Selain itu, ia tidak dihadkan oleh keadaan geografi dan geografi.Dalam beberapa tahun kebelakangan ini, sel bahan api telah dibangunkan dengan pesat, dan telah digunakan dalam pelbagai bidang.

1.2 Sel bahan api

Sel bahan api tidak dihadkan oleh kitaran Carnot dan mempunyai kadar penukaran tenaga teori yang tinggi (kecekapan 80% di bawah 200°C). Dalam amalan, kecekapan adalah dua hingga tiga kali ganda daripada enjin pembakaran dalaman biasa. Bahan api yang digunakan ialah hidrogen, metanol, hidrokarbon dan bahan kaya hidrogen lain, yang mesra alam.Oleh itu, sel bahan api mempunyai prospek aplikasi yang luas.Tiga aspek berikut daripada komposisi, klasifikasi dan ciri sel bahan api diperkenalkan secara khusus:

1.2.1 Komposisi sel bahan api

Sel bahan api pada asasnya adalah peranti terbalik untuk elektrolisis air.Dalam sel bahan api, hidrogen dan oksigen bertindak balas secara kimia untuk membentuk air dan membebaskan elektrik.Struktur asas sel bahan api terdiri daripada anod, katod dan elektrolit.Biasanya, anod dan katod mengandungi sejumlah pemangkin untuk mempercepatkan tindak balas elektrokimia pada elektrod.Antara dua kutub adalah elektrolit, yang boleh dibahagikan kepada lima jenis: asas, fosfat, oksida pepejal, karbonat cair dan membran pertukaran proton.Ambil sel bahan api H/O sebagai contoh (Rajah 1-1): H memasuki bahagian anod sel bahan api, dan lapisan platinum pada anod menukar hidrogen kepada proton dan elektron.Elektrolit perantaraan hanya membenarkan proton melalui ke bahagian katod sel bahan api.Elektron mengalir melalui litar luar ke katod untuk membentuk arus.Oksigen masuk ke dalam katod sel bahan api dan bergabung dengan proton dan elektron untuk membentuk air.