Yanacaq hüceyrələri üçün proton mübadiləsi membranları

1.1 ümumi baxış

Enerji çatışmazlığı problemi bütün dünyada getdikcə daha ciddi xarakter alır.Ənənəvi qalıq yanacaq üçün bərpa oluna bilməz və prosesin istifadəsi ciddi ətraf mühitin çirklənməsinə səbəb oldu.Bununla belə, enerji çevrilməsinin çox hissəsi səmərəsiz olan istilik mühərriki prosesi ilə əldə edilir.Son 30 ildə qalıq yanacaqlar azalıb və təmiz enerjiyə tələbat artıb.21-ci əsrdə ekoloji cəhətdən təmiz bərpa olunan enerji axtarmaq bəşəriyyətin qarşısında duran ciddi vəzifədir.Buna görə də, ənənəvi enerjinin yaratdığı yuxarıda qeyd olunan problemləri nəzərə alaraq, enerjiyə çevrilmənin səmərəliliyinin artırılması və təmiz yeni enerjinin axtarışı ilə bağlı tədqiqatlar getdikcə daha geniş olmuşdur.

Yanacaq elementi, yanacağın kimyəvi enerjisini elektrokimyəvi reaksiya vasitəsilə birbaşa elektrik enerjisinə çevirən yeni enerji texnologiyası növüdür.Üstəlik, coğrafi və coğrafi şəraitlə məhdudlaşmır.Son illərdə yanacaq elementləri sürətlə inkişaf etdirilmiş və müxtəlif sahələrdə tətbiq edilmişdir.

1.2 Yanacaq hüceyrələri

Yanacaq elementləri Carnot dövrü ilə məhdudlaşdırılmır və yüksək nəzəri enerjiyə çevrilmə sürətinə malikdir (200°C-dən aşağı 80% səmərəlilik). Praktikada səmərəlilik adi daxili yanma mühərriklərindən iki-üç dəfə çoxdur. İstifadə olunan yanacaq hidrogen, metanol, karbohidrogenlər və digər hidrogenlə zəngin maddələrdir ki, bu da ekoloji cəhətdən təmizdir.Buna görə də, yanacaq hüceyrələrinin geniş tətbiq perspektivləri var.Yanacaq hüceyrələrinin tərkibi, təsnifatı və xüsusiyyətlərindən aşağıdakı üç aspekt xüsusi olaraq təqdim olunur:

1.2.1 Yanacaq elementlərinin tərkibi

Yanacaq elementi əslində suyun elektrolizi üçün əks cihazdır.Yanacaq hüceyrəsində hidrogen və oksigen kimyəvi reaksiyaya girərək su əmələ gətirir və elektrik enerjisi buraxır.Yanacaq elementinin əsas quruluşu anod, katod və elektrolitdən ibarətdir.Adətən, anod və katod elektrodda elektrokimyəvi reaksiyanı sürətləndirmək üçün müəyyən miqdarda katalizator ehtiva edir.İki qütb arasında beş növə bölünə bilən elektrolitlər var: əsas, fosfat, bərk oksid, ərimiş karbonat və proton mübadiləsi membranı.Nümunə olaraq H/O yanacaq elementini götürək (Şəkil 1-1): H yanacaq hüceyrəsinin anod hissəsinə daxil olur və anoddakı platin təbəqəsi hidrogeni protonlara və elektronlara çevirir.Aralıq elektrolit yalnız protonların yanacaq hüceyrəsinin katod hissəsinə keçməsinə imkan verir.Elektronlar cərəyan yaratmaq üçün xarici dövrədən katoda axır.Oksigen yanacaq hüceyrəsinin katoduna daxil olur və proton və elektronlarla birləşərək su əmələ gətirir.