Σχεδιασμός κυψέλης καυσίμου Πρωτότυπα ελαφριά θήκη κυττάρων

Το περίβλημα των κυττάρων καυσίμου είναι μια χημική συσκευή που μετατρέπει τη χημική ενέργεια του καυσίμου απευθείας σε ηλεκτρική ενέργεια, επίσης γνωστή ως ηλεκτροχημική γεννήτρια, η οποία είναι η τέταρτη τεχνολογία παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας μετά από υδροηλεκτρική ενέργεια, παραγωγή θερμικής ενέργειας και παραγωγή ατομικής ενέργειας. Μπορεί να κατασκευαστεί με χάραξη CNC, χύτευση άμμου, διαφανή εκτύπωση 3D ακρυλικού (PMMA/PC).

Ένα κύτταρο καυσίμου αποτελείται συνήθως από μια πλάκα ηλεκτρολύτη που σχηματίζει έναν ιοντικό αγωγό και ένα ηλεκτρόδιο καυσίμου (άνοδο) και ένα ηλεκτρόδιο αέρα (κάθοδος) που έχει ρυθμιστεί και στις δύο πλευρές και μια διαδρομή ροής αερίου και στις δύο πλευρές. Ο ρόλος της διαδρομής ροής αερίου είναι να επιτρέπεται σε αέριο καυσίμου και αέρα (αέριο οξειδωτή) να περάσει από τη διαδρομή ροής. Στα πρακτικά κύτταρα καυσίμου, οι τύποι ιόντων που σχετίζονται με την αντίδραση μέσω του ηλεκτρολύτη είναι επίσης διαφορετικοί λόγω των διαφορετικών ηλεκτρολυτών που λειτουργούν.
1. Η αντίδραση μεταξύ PAFC και PEMFC σχετίζεται με το ιόν υδρογόνου (Η+) και η αντίδραση συμβαίνει ως εξής:
Καύσιμο: H2 == 2H ++ 2E- (1)
Αεροδρόμιο: 2H ++ 1/2O2+2E-== H2O (2)
Όλα: H2+1/2O2 == H2O (3)
Στον πόλο καυσίμου, το H2 στο παρεχόμενο καύσιμο αέριο διασπάται σε Η+ και Ε- και Η+ μετακινείται στον ηλεκτρολύτη για να αντιδράσει με το O2 που παρέχεται στην πλευρά του αέρα. e- μέσω του εξωτερικού βρόχου φορτίου και στη συνέχεια πίσω στην πλευρά του αέρα, συμμετέχετε στην αντίδραση πλευράς του αέρα. Ένα σύστημα αντιδράσεων συμβάλλει στην αδιάλειπτη διέλευση του E- μέσω του εξωτερικού βρόχου, που συνθέτοντας έτσι την παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας. Και από την αντίδραση (3) στην παραπάνω εξίσωση, μπορεί να φανεί ότι το H2O που παράγεται από H2 και O2 δεν έχει άλλη αντίδραση και η χημική ενέργεια του Η2 μετατρέπεται σε ηλεκτρική ενέργεια. Αλλά στην πραγματικότητα, υπάρχει μια ορισμένη αντίσταση μαζί με την αντίδραση ηλεκτροδίου, η οποία προκαλεί την παραγωγή κάποιας θερμικής ενέργειας, μειώνοντας έτσι το ποσοστό της ενέργειας που μετατρέπεται σε ηλεκτρική ενέργεια. Η ομάδα των κυττάρων που προκαλούν αυτές τις αντιδράσεις, που ονομάζονται συστατικά, παράγουν τυπικά τάση μικρότερη από ένα βολτ. Ως εκ τούτου, προκειμένου να ληφθεί μια μεγάλη παραγωγή, είναι απαραίτητο να υιοθετηθεί η μέθοδος πολλαπλών στρώσεων στοίβαξης των εξαρτημάτων για να ληφθεί ένας αντιδραστήρας υψηλής τάσης. Οι ηλεκτρικές συνδέσεις μεταξύ των εξαρτημάτων και ο διαχωρισμός του αερίου καυσίμου και του αέρα κατασκευάζονται χρησιμοποιώντας εξαρτήματα που ονομάζονται χωρίσματα με διαδρομές ροής αερίου τόσο στις άνω όσο και στις κάτω πλευρές. Τα διαμερίσματα των PAFC και PEMFC αποτελούνται από υλικά άνθρακα. Η έξοδος του αντιδραστήρα καθορίζεται από το προϊόν της συνολικής τάσης και του ρεύματος, το οποίο είναι ανάλογο προς την περιοχή αντίδρασης στο κύτταρο. Ο ηλεκτρολύτης του PAFC είναι συμπυκνωμένο υδατικό διάλυμα φωσφορικού οξέος, ενώ ο ηλεκτρολύτης του PEMFC είναι μια μεμβράνη συστήματος αγώγιμου πολυμερούς πρωτονίων. Προκειμένου να προωθηθεί η αντίδραση, το PT χρησιμοποιείται ως καταλύτης, CO στο αέριο καυσίμου θα προκαλέσει δηλητηρίαση και θα μειώσει την απόδοση του ηλεκτροδίου. Για το λόγο αυτό, η ποσότητα CO που περιέχεται στα αέρια καυσίμου πρέπει να περιορίζεται στις εφαρμογές PAFC και PEMFC, ειδικά για το PEMFC που λειτουργεί σε χαμηλές θερμοκρασίες.