इंधन पेशींसाठी प्रोटॉन एक्सचेंज झिल्ली

1.1 चे विहंगावलोकन

जगभरात ऊर्जा टंचाईची समस्या दिवसेंदिवस गंभीर होत चालली आहे.पारंपारिक जीवाश्म इंधन नूतनीकरणयोग्य नाही आणि प्रक्रियेच्या वापरामुळे गंभीर पर्यावरणीय प्रदूषण होते.तथापि, बहुतेक ऊर्जा रूपांतरण हीट इंजिन प्रक्रियेद्वारे प्राप्त होते, जे अकार्यक्षम आहे.गेल्या 30 वर्षांत, जीवाश्म इंधनात घट झाली आहे आणि स्वच्छ ऊर्जेची मागणी वाढली आहे.21व्या शतकात पर्यावरणपूरक अक्षय ऊर्जा शोधणे हे मानवासमोरील एक गंभीर काम आहे.म्हणून, पारंपारिक ऊर्जेमुळे उद्भवलेल्या वरील-उल्लेखित समस्या लक्षात घेता, ऊर्जा रूपांतरण कार्यक्षमता सुधारणे आणि स्वच्छ नवीन ऊर्जा शोधण्याचे संशोधन अधिकाधिक व्यापक झाले आहे.

इंधन सेल हे एक नवीन प्रकारचे ऊर्जा तंत्रज्ञान आहे, जे इलेक्ट्रोकेमिकल अभिक्रियाद्वारे इंधनाच्या रासायनिक ऊर्जेचे थेट विजेमध्ये रूपांतर करते.शिवाय, ते भौगोलिक आणि भौगोलिक परिस्थितीने मर्यादित नाही.अलिकडच्या वर्षांत, इंधन पेशी वेगाने विकसित केल्या गेल्या आहेत, आणि वेगवेगळ्या क्षेत्रात लागू केल्या गेल्या आहेत.

1.2 इंधन पेशी

इंधन पेशी कार्नोट चक्राद्वारे प्रतिबंधित नाहीत आणि त्यांचा उच्च सैद्धांतिक ऊर्जा रूपांतरण दर आहे (200°C खाली 80% कार्यक्षमता). व्यवहारात, कार्यक्षमता सामान्य अंतर्गत ज्वलन इंजिनच्या दोन ते तीन पट असते. वापरलेले इंधन म्हणजे हायड्रोजन, मिथेनॉल, हायड्रोकार्बन्स आणि इतर हायड्रोजन समृद्ध पदार्थ, जे पर्यावरणास अनुकूल आहे.म्हणून, इंधन पेशींमध्ये विस्तृत अनुप्रयोग संभावना आहेत.इंधन पेशींची रचना, वर्गीकरण आणि वैशिष्ट्ये यातील खालील तीन पैलू विशेषत: सादर केले आहेत:

1.2.1 इंधन पेशींची रचना

इंधन सेल हे मूलत: पाण्याच्या इलेक्ट्रोलिसिससाठी एक उलट उपकरण आहे.इंधन सेलमध्ये, हायड्रोजन आणि ऑक्सिजन पाणी तयार करण्यासाठी आणि वीज सोडण्यासाठी रासायनिक प्रतिक्रिया देतात.इंधन सेलची मूलभूत रचना एनोड, कॅथोड आणि इलेक्ट्रोलाइटने बनलेली असते.सहसा, एनोड आणि कॅथोडमध्ये इलेक्ट्रोडवर इलेक्ट्रोकेमिकल अभिक्रियाला गती देण्यासाठी विशिष्ट प्रमाणात उत्प्रेरक असते.दोन ध्रुवांदरम्यान इलेक्ट्रोलाइट्स आहेत, जे पाच प्रकारांमध्ये विभागले जाऊ शकतात: मूलभूत, फॉस्फेट, घन ऑक्साईड, वितळलेले कार्बोनेट आणि प्रोटॉन एक्सचेंज झिल्ली.उदाहरण म्हणून H/O इंधन सेल घ्या (आकृती 1-1): H इंधन सेलच्या एनोड भागामध्ये प्रवेश करतो आणि एनोडवरील प्लॅटिनम थर हायड्रोजनचे प्रोटॉन आणि इलेक्ट्रॉनमध्ये रूपांतर करतो.इंटरमीडिएट इलेक्ट्रोलाइट केवळ प्रोटॉनला इंधन सेलच्या कॅथोड भागामध्ये जाण्याची परवानगी देतो.इलेक्ट्रॉन्स बाह्य सर्किटमधून कॅथोडमध्ये प्रवाह तयार करण्यासाठी प्रवाहित होतात.ऑक्सिजन इंधन सेलच्या कॅथोडमध्ये जातो आणि प्रोटॉन आणि इलेक्ट्रॉनसह पाणी बनवते.