Protonové výměnné membrány pro palivové články

1.1 přehled

Problém nedostatku energie je celosvětově stále závažnější.Tradiční fosilní palivo totiž není obnovitelné a použití tohoto procesu způsobilo vážné znečištění životního prostředí.Většina přeměny energie je však dosahována procesem tepelného motoru, který je neefektivní.Za posledních 30 let ubylo fosilních paliv a zvýšila se poptávka po čisté energii.Hledání obnovitelné energie šetrné k životnímu prostředí je vážným úkolem, kterému čelí lidské bytosti v 21. století.S ohledem na výše uvedené problémy způsobené tradiční energetikou je proto výzkum zlepšení účinnosti přeměny energie a hledání čisté nové energie stále rozsáhlejší.

Palivový článek je nový typ energetické technologie, která přímo přeměňuje chemickou energii paliva na elektřinu prostřednictvím elektrochemické reakce.Navíc není omezen geografickými a geografickými podmínkami.V posledních letech se palivové články rychle vyvíjejí a používají se v různých oblastech.

1.2 Palivové články

Palivové články nejsou omezeny Carnotovým cyklem a mají vysokou teoretickou míru přeměny energie (80% účinnost pod 200°C). V praxi je účinnost dvakrát až třikrát vyšší než u běžných spalovacích motorů. Jako palivo se používá vodík, metanol, uhlovodíky a další látky bohaté na vodík, což je ekologické.Palivové články mají proto široké možnosti uplatnění.Konkrétně jsou představeny následující tři aspekty složení, klasifikace a charakteristik palivových článků:

1.2.1 Složení palivových článků

Palivový článek je v podstatě reverzní zařízení pro elektrolýzu vody.V palivovém článku vodík a kyslík chemicky reagují za vzniku vody a uvolnění elektřiny.Základní struktura palivového článku se skládá z anody, katody a elektrolytu.Obvykle anoda a katoda obsahují určité množství katalyzátoru pro urychlení elektrochemické reakce na elektrodě.Mezi dvěma póly jsou elektrolyty, které lze rozdělit do pěti typů: bazický, fosfátový, pevný oxid, roztavený uhličitan a membrána pro výměnu protonů.Vezměte si jako příklad H/O palivový článek (obrázek 1-1): H vstupuje do anodové části palivového článku a platinová vrstva na anodě přeměňuje vodík na protony a elektrony.Mezilehlý elektrolyt umožňuje pouze průchod protonů do katodové části palivového článku.Elektrony proudí vnějším obvodem ke katodě a vytvářejí proud.Kyslík jde do katody palivového článku a spojuje se s protony a elektrony za vzniku vody.