Protonutvekslingsmembraner for brenselceller

1.1 en oversikt over

Problemet med energimangel blir mer og mer alvorlig over hele verden.For det tradisjonelle fossile brenselet er ikke fornybart, og bruken av prosessen forårsaket alvorlig miljøforurensning.Imidlertid oppnås mesteparten av energikonverteringen av varmemotorprosessen, som er ineffektiv.I løpet av de siste 30 årene har fossilt brensel gått ned og etterspørselen etter ren energi har økt.Det er en alvorlig oppgave som mennesker står overfor i det 21. århundre å søke etter miljøvennlig fornybar energi.Derfor, i lys av de ovennevnte problemene forårsaket av tradisjonell energi, har forskningen på å forbedre energikonverteringseffektiviteten og søke ren ny energi blitt mer og mer omfattende.

Brenselcelle er en ny type energiteknologi, som direkte konverterer den kjemiske energien til drivstoff til elektrisitet gjennom elektrokjemisk reaksjon.Dessuten er det ikke begrenset av geografiske og geografiske forhold.De siste årene har brenselceller blitt utviklet raskt, og har blitt brukt på ulike felt.

1.2 Brenselceller

Brenselceller er ikke begrenset av Carnot-syklusen og har en høy teoretisk energikonverteringsrate (80 % effektivitet under 200°C). I praksis er virkningsgraden to til tre ganger høyere enn for vanlige forbrenningsmotorer. Drivstoffet som brukes er hydrogen, metanol, hydrokarboner og andre hydrogenrike stoffer, noe som er miljøvennlig.Derfor har brenselceller brede bruksmuligheter.Følgende tre aspekter fra sammensetningen, klassifiseringen og egenskapene til brenselceller er spesifikt introdusert:

1.2.1 Sammensetning av brenselceller

Brenselcellen er i hovedsak en omvendt enhet for vannelektrolyse.I en brenselcelle reagerer hydrogen og oksygen kjemisk for å danne vann og frigjøre elektrisitet.Den grunnleggende strukturen til brenselcellen er sammensatt av anode, katode og elektrolytt.Vanligvis inneholder anoden og katoden en viss mengde katalysator for å akselerere den elektrokjemiske reaksjonen ved elektroden.Mellom de to polene er elektrolytter, som kan deles inn i fem typer: basisk, fosfat, fast oksid, smeltet karbonat og protonbyttermembran.Ta en H/O brenselcelle som eksempel (Figur 1-1) : H går inn i anodedelen av brenselcellen, og platinalaget på anoden omdanner hydrogen til protoner og elektroner.Mellomelektrolytten lar kun protoner passere gjennom til katodedelen av brenselcellen.Elektroner strømmer gjennom den ytre kretsen til katoden for å danne en strøm.Oksygen går inn i katoden til brenselcellen og kombineres med protoner og elektroner for å danne vann.