Membranas de troca de prótons para células de combustível

1.1 uma visão geral do

O problema da escassez de energia está se tornando cada vez mais grave em todo o mundo.Pois o combustível fóssil tradicional não é renovável, e o uso do processo causava séria poluição ambiental.No entanto, a maior parte da conversão de energia é obtida pelo processo do motor térmico, que é ineficiente.Nos últimos 30 anos, os combustíveis fósseis diminuíram e a demanda por energia limpa aumentou.É uma tarefa séria para os seres humanos no século 21 buscar energia renovável ambientalmente amigável.Portanto, tendo em vista os problemas acima mencionados causados ​​pela energia tradicional, a pesquisa para melhorar a eficiência de conversão de energia e buscar novas energias limpas tem sido cada vez mais extensa.

A célula de combustível é um novo tipo de tecnologia de energia, que converte diretamente a energia química do combustível em eletricidade por meio de reação eletroquímica.Além disso, não é limitado por condições geográficas e geográficas.Nos últimos anos, as células de combustível têm se desenvolvido rapidamente e têm sido aplicadas em diferentes campos.

1.2 Células de combustível

As células de combustível não são restritas pelo ciclo de Carnot e têm uma alta taxa teórica de conversão de energia (80% de eficiência abaixo de 200°C). Na prática, a eficiência é duas a três vezes maior que a dos motores de combustão interna comuns. O combustível utilizado é hidrogênio, metanol, hidrocarbonetos e outras substâncias ricas em hidrogênio, o que é ecologicamente correto.Portanto, as células de combustível têm amplas perspectivas de aplicação.Os três aspectos seguintes da composição, classificação e características das células de combustível são especificamente introduzidos:

1.2.1 Composição das células de combustível

A célula de combustível é essencialmente um dispositivo reverso para a eletrólise da água.Em uma célula de combustível, o hidrogênio e o oxigênio reagem quimicamente para formar água e liberar eletricidade.A estrutura básica da célula de combustível é composta de ânodo, cátodo e eletrólito.Normalmente, o ânodo e o cátodo contêm uma certa quantidade de catalisador para acelerar a reação eletroquímica no eletrodo.Entre os dois pólos estão os eletrólitos, que podem ser divididos em cinco tipos: básico, fosfato, óxido sólido, carbonato fundido e membrana de troca de prótons.Tome uma célula de combustível H/O como exemplo (Figura 1-1): H entra na parte do ânodo da célula de combustível e a camada de platina no ânodo converte hidrogênio em prótons e elétrons.O eletrólito intermediário permite apenas que os prótons passem para a parte catódica da célula de combustível.Os elétrons fluem através do circuito externo para o cátodo para formar uma corrente.O oxigênio entra no cátodo da célula de combustível e se combina com prótons e elétrons para formar água.