Протонообменни мембрани за горивни клетки

1.1 преглед на

Проблемът с недостига на енергия става все по-сериозен в световен мащаб.Тъй като традиционното изкопаемо гориво не е възобновяемо, а използването на процеса причинява сериозно замърсяване на околната среда.По-голямата част от преобразуването на енергия обаче се постига чрез процеса на топлинен двигател, който е неефективен.През последните 30 години изкопаемите горива намаляха и търсенето на чиста енергия се увеличи.Търсенето на екологично чиста възобновяема енергия е сериозна задача пред хората през 21 век.Следователно, с оглед на гореспоменатите проблеми, причинени от традиционната енергия, изследванията за подобряване на ефективността на преобразуване на енергията и търсенето на чиста нова енергия са все по-обширни.

Горивната клетка е нов тип енергийна технология, която директно преобразува химическата енергия на горивото в електричество чрез електрохимична реакция.Освен това не е ограничено от географски и географски условия.През последните години горивните клетки се развиват бързо и се прилагат в различни области.

1.2 Горивни клетки

Горивните клетки не са ограничени от цикъла на Карно и имат висок теоретичен коефициент на преобразуване на енергия (80% ефективност под 200°C). На практика ефективността е два до три пъти по-висока от тази на обикновените двигатели с вътрешно горене. Използваното гориво е водород, метанол, въглеводороди и други богати на водород вещества, което е екологично чисто.Следователно горивните клетки имат широки перспективи за приложение.Специално се въвеждат следните три аспекта от състава, класификацията и характеристиките на горивните клетки:

1.2.1 Състав на горивните клетки

Горивната клетка по същество е обратно устройство за водна електролиза.В горивната клетка водородът и кислородът реагират химически, образувайки вода и освобождавайки електричество.Основната структура на горивната клетка се състои от анод, катод и електролит.Обикновено анодът и катодът съдържат известно количество катализатор за ускоряване на електрохимичната реакция на електрода.Между двата полюса има електролити, които могат да бъдат разделени на пет вида: основни, фосфатни, твърди оксидни, стопени карбонатни и протонообменна мембрана.Вземете H/O горивна клетка като пример (Фигура 1-1): H влиза в анодната част на горивната клетка и платиненият слой върху анода преобразува водорода в протони и електрони.Междинният електролит позволява само на протоните да преминат през катодната част на горивната клетка.Електроните преминават през външната верига към катода, за да образуват ток.Кислородът преминава в катода на горивната клетка и се комбинира с протони и електрони, за да образува вода.