Как работают водородные топливные элементы

Суть топливного элемента заключается в «обратном» устройстве электролиза гидроэлектроэнергии, которое в основном состоит из трех частей: анода, катода и электролита.Анод - водородный электрод, катод - кислородный электрод.Как правило, анод и катод содержат определенное количество катализатора, который используется для ускорения электрохимической реакции, протекающей на электроде.Между полюсами находятся электролиты.

В качестве примера возьмем топливный элемент с протонообменной мембраной (PEMFC), принцип его работы выглядит следующим образом:

(1) Водород достигает анода через трубу или воздуховодную пластину;

(2) Под действием анодного катализатора одна молекула водорода диссоциирует на два протона водорода и высвобождается два электрона. Анодная реакция выглядит следующим образом:

H2â2H 2eã

(3) На другом конце батареи кислород (или воздух) достигает катода через трубку или воздуховодную пластину. Под действием катодного катализатора молекулы кислорода и ионы водорода реагируют с электронами, достигающими катода по внешнему контуру, с образованием воды. Катодная реакция: 1/2O2 2H 2E ÷H2O

Суммарная химическая реакция: H2 1/2O2 = H2O

Электроны образуют постоянный ток во внешней цепи.Таким образом, пока к аноду и катоду топливного элемента непрерывно подаются водород и кислород, электрическая энергия может непрерывно экспортироваться в нагрузку внешней цепи.