เซลล์เชื้อเพลิงไฮโดรเจนทำงานอย่างไร - ปฏิกิริยาอิเล็กโทรไลซิสแบบย้อนกลับของน้ำ

หลักการทำงานของเซลล์เชื้อเพลิงไฮโดรเจนโดยพื้นฐานแล้วคือปฏิกิริยาย้อนกลับของน้ำอิเล็กโทรไลต์ ในช่วงต้นทศวรรษที่ 1830 นักวิทยาศาสตร์ชาวต่างชาติได้ตระหนักถึงปฏิกิริยาย้อนกลับของน้ำที่อิเล็กโตรไลซ์และทำให้เกิดกระแสไฟฟ้า ในอดีต เซลล์เชื้อเพลิงส่วนใหญ่จะถูกนำมาใช้ในด้านพิเศษ เช่น การบินและอวกาศ ในทศวรรษที่ผ่านมา ด้วยความตระหนักที่เพิ่มขึ้นเกี่ยวกับการปกป้องสิ่งแวดล้อมทั่วโลก การลดการใช้พลังงาน และการพัฒนาที่ยั่งยืน เซลล์เชื้อเพลิงจึงเริ่มได้รับความสนใจและพัฒนา

กระบวนการทำงานของเซลล์เชื้อเพลิงไฮโดรเจนเป็นเทคโนโลยีที่รวมไฮโดรเจนเข้ากับออกซิเจนในอากาศเพื่อสร้าง H2O ของน้ำ และปล่อยพลังงานไฟฟ้าออกมา โดดเด่นด้วยอุณหภูมิการทำงานต่ำและความเร็วในการสตาร์ทที่รวดเร็ว เหมาะอย่างยิ่งสำหรับใช้เป็นแบตเตอรี่สำรอง

ขั้นตอนที่ 1: ไฮโดรเจนเข้าถึงขั้วบวกผ่านท่อหรือแผ่นนำอากาศ ภายใต้การกระทำของตัวเร่งปฏิกิริยาแอโนด โมเลกุลไฮโดรเจนจะถูกแตกตัวเป็นไอออนไฮโดรเจนที่มีประจุบวก (โปรตอน) และปล่อยอิเล็กตรอนที่มีประจุลบออกมา

ขั้นตอนที่ 2: ไอออนไฮโดรเจนผ่านอิเล็กโทรไลต์ (เมมเบรนแลกเปลี่ยนโปรตอน) ไปยังแคโทด และอิเล็กตรอนผ่านวงจรภายนอกไปยังแคโทด อิเล็กตรอนสร้างกระแสในวงจรภายนอก และผ่านการเชื่อมต่อที่เหมาะสม พลังงานไฟฟ้าสามารถส่งออกไปยังโหลดได้

ขั้นตอนที่ 3: ที่ปลายอีกด้านของแบตเตอรี่ ออกซิเจน (อากาศ) จะไปถึงแคโทดผ่านท่อหรือแผ่นนำอากาศ ภายใต้การกระทำของตัวเร่งปฏิกิริยาแคโทด ออกซิเจนจะทำปฏิกิริยากับไฮโดรเจนไอออนและอิเล็กตรอนเพื่อสร้างน้ำ

เซลล์เชื้อเพลิงมีหลายประเภท และความแตกต่างระหว่างเซลล์เชื้อเพลิงเหล่านี้คืออิเล็กโทรไลต์ เซลล์เชื้อเพลิงไฮโดรเจนประกอบด้วยแผ่นไบโพลาร์ (แอโนด, แคโทด) และเมมเบรนแลกเปลี่ยนโปรตอน เชื้อเพลิงไฮโดรเจนจะถูกออกซิไดซ์ที่ขั้วบวก สารออกซิแดนท์จะลดลงที่แคโทด และเมมเบรนแลกเปลี่ยนโปรตอนทำหน้าที่เป็นอิเล็กโทรไลต์ ขั้วทั้งสองมีตัวเร่งปฏิกิริยาที่เร่งปฏิกิริยาเคมีไฟฟ้าที่ขั้วไฟฟ้า