Màng trao đổi proton cho pin nhiên liệu

1.1 tổng quan về

Vấn đề thiếu hụt năng lượng ngày càng trở nên nghiêm trọng trên toàn thế giới.Đối với nhiên liệu hóa thạch truyền thống không thể tái tạo và việc sử dụng quá trình này gây ô nhiễm môi trường nghiêm trọng.Tuy nhiên, hầu hết quá trình chuyển đổi năng lượng được thực hiện bởi quá trình động cơ nhiệt, không hiệu quả.Trong 30 năm qua, nhiên liệu hóa thạch đã giảm và nhu cầu về năng lượng sạch tăng lên.Đó là một nhiệm vụ nghiêm trọng mà con người phải đối mặt trong thế kỷ 21 để tìm kiếm năng lượng tái tạo thân thiện với môi trường.Do đó, trước những vấn đề nêu trên do năng lượng truyền thống gây ra, việc nghiên cứu nâng cao hiệu suất chuyển đổi năng lượng và tìm kiếm nguồn năng lượng mới sạch ngày càng được mở rộng.

Pin nhiên liệu là một loại công nghệ năng lượng mới, giúp chuyển đổi trực tiếp năng lượng hóa học của Nhiên liệu thành điện năng thông qua phản ứng điện hóa.Hơn nữa, nó không bị hạn chế bởi điều kiện địa lý và địa lý.Trong những năm gần đây, pin nhiên liệu đã được phát triển nhanh chóng và được ứng dụng trong các lĩnh vực khác nhau.

1.2 Pin nhiên liệu

Pin nhiên liệu không bị hạn chế bởi chu trình Carnot và có tỷ lệ chuyển đổi năng lượng lý thuyết cao (hiệu suất 80% dưới 200°C). Trong thực tế, hiệu quả gấp hai đến ba lần so với động cơ đốt trong thông thường. Nhiên liệu được sử dụng là hydro, metanol, hydrocacbon và các chất giàu hydro khác, thân thiện với môi trường.Do đó, pin nhiên liệu có triển vọng ứng dụng rộng rãi.Ba khía cạnh sau đây từ thành phần, phân loại và đặc tính của pin nhiên liệu được giới thiệu cụ thể:

1.2.1 Thành phần của pin nhiên liệu

Pin nhiên liệu thực chất là một thiết bị đảo ngược quá trình điện phân nước.Trong pin nhiên liệu, hydro và oxy phản ứng hóa học để tạo thành nước và giải phóng điện.Cấu trúc cơ bản của pin nhiên liệu bao gồm cực dương, cực âm và chất điện phân.Thông thường, cực dương và cực âm chứa một lượng chất xúc tác nhất định để tăng tốc phản ứng điện hóa ở điện cực.Giữa hai cực là chất điện phân, có thể chia thành 5 loại: bazơ, photphat, oxit rắn, cacbonat nóng chảy và màng trao đổi proton.Lấy ví dụ về pin nhiên liệu H/O (Hình 1-1): H đi vào phần cực dương của pin nhiên liệu và lớp bạch kim trên cực dương chuyển đổi hydro thành proton và electron.Chất điện phân trung gian chỉ cho phép các proton đi qua phần cực âm của pin nhiên liệu.Các êlectron chạy qua mạch ngoài đến cực âm tạo thành dòng điện.Oxy đi vào cực âm của pin nhiên liệu và kết hợp với các proton và electron để tạo thành nước.