วิธีการทำงานของเซลล์เชื้อเพลิงไฮโดรเจน

สาระสำคัญของเซลล์เชื้อเพลิงคืออุปกรณ์ "ผกผัน" ของการอิเล็กโทรไลซิสด้วยไฟฟ้าพลังน้ำ ซึ่งส่วนใหญ่ประกอบด้วยสามส่วน ได้แก่ แอโนด แคโทด และอิเล็กโทรไลต์แอโนดคืออิเล็กโทรดไฮโดรเจนและแคโทดคืออิเล็กโทรดออกซิเจนโดยทั่วไปแล้ว แอโนดและแคโทดจะมีตัวเร่งปฏิกิริยาจำนวนหนึ่ง ซึ่งใช้ในการเร่งปฏิกิริยาเคมีไฟฟ้าที่เกิดขึ้นที่อิเล็กโทรดระหว่างขั้วเป็นอิเล็กโทรไลต์

ยกตัวอย่างเซลล์เชื้อเพลิงเมมเบรนแลกเปลี่ยนโปรตอน (PEMFC) หลักการทำงานมีดังนี้:

(1) ไฮโดรเจนมาถึงขั้วบวกผ่านท่อหรือแผ่นนำอากาศ

(2) ภายใต้การกระทำของตัวเร่งปฏิกิริยาขั้วบวก โมเลกุลไฮโดรเจนหนึ่งโมเลกุลจะแยกตัวออกเป็นโปรตอนไฮโดรเจนสองตัวและปล่อยอิเล็กตรอนสองตัวออกมา ปฏิกิริยาขั้วบวกมีดังนี้:

H2â2H 2eã

(3) ที่ปลายอีกด้านหนึ่งของแบตเตอรี่ ออกซิเจน (หรืออากาศ) จะไปถึงแคโทดผ่านท่อหรือแผ่นนำอากาศ ภายใต้การทำงานของตัวเร่งปฏิกิริยาแคโทด โมเลกุลของออกซิเจนและไอออนของไฮโดรเจนจะทำปฏิกิริยากับอิเล็กตรอนที่มาถึงแคโทดผ่านวงจรภายนอกเพื่อสร้างน้ำ ปฏิกิริยาแคโทดคือ: 1/2O2 2H 2E âH2O

ปฏิกิริยาเคมีทั้งหมดคือ H2 1/2O2 = H2O

อิเล็กตรอนสร้างกระแสตรงในวงจรภายนอกดังนั้น ตราบใดที่ไฮโดรเจนและออกซิเจนยังจ่ายให้กับขั้วบวกและขั้วลบของเซลล์เชื้อเพลิงอย่างต่อเนื่อง พลังงานไฟฟ้าสามารถส่งออกไปยังโหลดของวงจรภายนอกได้อย่างต่อเนื่อง