Protonudvekslingsmembraner til brændselsceller

1.1 en oversigt over

Problemet med energimangel bliver mere og mere alvorligt på verdensplan.For det traditionelle fossile brændsel er ikke vedvarende, og brugen af ​​processen forårsagede alvorlig miljøforurening.Det meste af energiomsætningen opnås dog ved varmemotorprocessen, som er ineffektiv.I løbet af de sidste 30 år er fossile brændstoffer faldet, og efterspørgslen efter ren energi er steget.Det er en alvorlig opgave, som mennesker står over for i det 21. århundrede at søge efter miljøvenlig vedvarende energi.Derfor, i lyset af de ovennævnte problemer forårsaget af traditionel energi, er forskningen i forbedring af energiomdannelseseffektiviteten og eftersøgning af ren ny energi blevet mere og mere omfattende.

Brændselscelle er en ny type energiteknologi, som direkte omdanner den kemiske energi fra brændstof til elektricitet gennem elektrokemisk reaktion.Desuden er den ikke begrænset af geografiske og geografiske forhold.I de senere år er brændselsceller blevet udviklet hurtigt og er blevet anvendt på forskellige områder.

1.2 Brændselsceller

Brændselsceller er ikke begrænset af Carnot-cyklussen og har en høj teoretisk energiomdannelsesrate (80 % effektivitet under 200°C). I praksis er virkningsgraden to til tre gange højere end almindelige forbrændingsmotorer. Det anvendte brændstof er brint, methanol, kulbrinter og andre brintrige stoffer, hvilket er miljøvenligt.Derfor har brændselsceller brede anvendelsesmuligheder.Følgende tre aspekter fra brændselscellers sammensætning, klassificering og karakteristika introduceres specifikt:

1.2.1 Sammensætning af brændselsceller

Brændselscellen er i det væsentlige en omvendt enhed til vandelektrolyse.I en brændselscelle reagerer brint og ilt kemisk for at danne vand og frigive elektricitet.Brændselscellens grundlæggende struktur er sammensat af anode, katode og elektrolyt.Normalt indeholder anoden og katoden en vis mængde katalysator for at accelerere den elektrokemiske reaktion ved elektroden.Mellem de to poler er elektrolytter, som kan opdeles i fem typer: basisk, fosfat, fast oxid, smeltet carbonat og protonudvekslingsmembran.Tag en H/O-brændselscelle som et eksempel (Figur 1-1): H kommer ind i anodedelen af ​​brændselscellen, og platinlaget på anoden omdanner brint til protoner og elektroner.Den mellemliggende elektrolyt tillader kun protoner at passere igennem til katodedelen af ​​brændselscellen.Elektroner strømmer gennem det ydre kredsløb til katoden for at danne en strøm.Ilt går ind i brændselscellens katode og kombineres med protoner og elektroner for at danne vand.