Protonbytesmembran för bränsleceller

1.1 en översikt över

Problemet med energibrist blir mer och mer allvarligt över hela världen.För det traditionella fossila bränslet är inte förnybart, och användningen av processen orsakade allvarliga miljöföroreningar.Men det mesta av energiomvandlingen uppnås av värmemotorprocessen, vilket är ineffektivt.Under de senaste 30 åren har fossila bränslen minskat och efterfrågan på ren energi har ökat.Det är en allvarlig uppgift som människor står inför under 2000-talet att söka efter miljövänlig förnybar energi.Därför, med tanke på de ovan nämnda problemen orsakade av traditionell energi, har forskningen om att förbättra energiomvandlingseffektiviteten och att söka ren ny energi blivit mer och mer omfattande.

Bränslecell är en ny typ av energiteknik, som direkt omvandlar den kemiska energin från bränsle till elektricitet genom elektrokemisk reaktion.Dessutom är det inte begränsat av geografiska och geografiska förhållanden.Under de senaste åren har bränsleceller utvecklats snabbt och har använts inom olika områden.

1.2 Bränsleceller

Bränsleceller är inte begränsade av Carnot-cykeln och har en hög teoretisk energiomvandlingshastighet (80 % verkningsgrad under 200°C). I praktiken är verkningsgraden två till tre gånger högre än vanliga förbränningsmotorer. Bränslet som används är väte, metanol, kolväten och andra vätgasrika ämnen, vilket är miljövänligt.Därför har bränsleceller breda tillämpningsmöjligheter.Följande tre aspekter från bränslecellers sammansättning, klassificering och egenskaper introduceras specifikt:

1.2.1 Bränslecellers sammansättning

Bränslecellen är i huvudsak en omvänd anordning för vattenelektrolys.I en bränslecell reagerar väte och syre kemiskt för att bilda vatten och frigöra elektricitet.Den grundläggande strukturen hos bränslecellen är sammansatt av anod, katod och elektrolyt.Vanligtvis innehåller anoden och katoden en viss mängd katalysator för att påskynda den elektrokemiska reaktionen vid elektroden.Mellan de två polerna finns elektrolyter, som kan delas in i fem typer: basisk, fosfat, fast oxid, smält karbonat och protonbytesmembran.Ta en H/O-bränslecell som ett exempel (Figur 1-1): H går in i anoddelen av bränslecellen, och platinaskiktet på anoden omvandlar väte till protoner och elektroner.Mellanelektrolyten tillåter endast protoner att passera till katoddelen av bränslecellen.Elektroner strömmar genom den yttre kretsen till katoden för att bilda en ström.Syre går in i bränslecellens katod och kombineras med protoner och elektroner för att bilda vatten.