Основные принципы и разработка топливных элементов
Топливный элемент является устройством преобразования энергии. Он основан на принципе электрохимии, то есть принцип работы первичной батареи. Химическая энергия, запасенная в топливе и окислителе, изотермически преобразуется в электрическую энергию, и фактический процесс представляет собой окислительно-восстановительную реакцию. Топливный элемент в основном состоит из четырех частей, а именно анода, катода, электролита и внешней цепи. Топливный газ и окисляющий газ соответственно вводятся из анода и катода топливного элемента. Топливный газ испускает электроны на аноде, и электроны направляются к катоду через внешний контур и объединяются с окисляющим газом для генерации ионов. Под действием электрического поля ионы мигрируют к аноду через электролит, реагируют с топливным газом, образуют петлю и генерируют электрический ток. В то же время топливный элемент вырабатывает определенное количество тепла за счет собственной электрохимической реакции и внутреннего сопротивления батареи. Катоды батареи, помимо проводящих электронов, также действуют как катализатор окислительно-восстановительной реакции. Когда топливо представляет собой углеводород, анод должен иметь более высокую каталитическую активность. Аноды и катоды обычно являются пористыми, чтобы облегчить прохождение реакционных газов и выход продукта. Электролит выполняет функцию переноса ионов и разделения топливного газа и окисляющего газа. Чтобы блокировать смешивание двух газов, возникает внутреннее короткое замыкание батареи, и электролит обычно имеет плотную структуру.