ईंधन कोशिकाओं के लिए प्रोटॉन विनिमय झिल्ली

1.1 का अवलोकन

दुनिया भर में ऊर्जा की कमी की समस्या गंभीर होती जा रही है।पारंपरिक जीवाश्म ईंधन के लिए नवीकरणीय नहीं है, और इस प्रक्रिया के उपयोग से गंभीर पर्यावरण प्रदूषण होता है।हालाँकि, अधिकांश ऊर्जा रूपांतरण ऊष्मा इंजन प्रक्रिया द्वारा प्राप्त किया जाता है, जो अक्षम है।पिछले 30 वर्षों में, जीवाश्म ईंधन में गिरावट आई है और स्वच्छ ऊर्जा की मांग में वृद्धि हुई है।21वीं सदी में पर्यावरण के अनुकूल नवीकरणीय ऊर्जा की तलाश करना मानव के सामने एक गंभीर कार्य है।इसलिए, पारंपरिक ऊर्जा के कारण होने वाली उपर्युक्त समस्याओं को देखते हुए, ऊर्जा रूपांतरण दक्षता में सुधार और स्वच्छ नई ऊर्जा की मांग पर शोध अधिक से अधिक व्यापक हो गया है।

ईंधन सेल एक नई प्रकार की ऊर्जा प्रौद्योगिकी है, जो ईंधन की रासायनिक ऊर्जा को सीधे विद्युत रासायनिक प्रतिक्रिया के माध्यम से बिजली में परिवर्तित करती है।इसके अलावा, यह भौगोलिक और भौगोलिक परिस्थितियों से प्रतिबंधित नहीं है।हाल के वर्षों में, ईंधन कोशिकाओं का तेजी से विकास किया गया है, और विभिन्न क्षेत्रों में लागू किया गया है।

1.2 ईंधन सेल

ईंधन सेल कार्नाट चक्र द्वारा प्रतिबंधित नहीं हैं और उच्च सैद्धांतिक ऊर्जा रूपांतरण दर (200 डिग्री सेल्सियस से नीचे 80% दक्षता) है। व्यवहार में, दक्षता सामान्य आंतरिक दहन इंजनों की तुलना में दो से तीन गुना अधिक होती है। उपयोग किया जाने वाला ईंधन हाइड्रोजन, मेथनॉल, हाइड्रोकार्बन और अन्य हाइड्रोजन युक्त पदार्थ है, जो पर्यावरण के अनुकूल है।इसलिए, ईंधन कोशिकाओं में व्यापक अनुप्रयोग संभावनाएं हैं।ईंधन कोशिकाओं की संरचना, वर्गीकरण और विशेषताओं से निम्नलिखित तीन पहलुओं को विशेष रूप से पेश किया गया है:

1.2.1 ईंधन सेल की संरचना

ईंधन सेल अनिवार्य रूप से पानी के इलेक्ट्रोलिसिस के लिए एक रिवर्स डिवाइस है।एक ईंधन सेल में, हाइड्रोजन और ऑक्सीजन पानी बनाने और बिजली छोड़ने के लिए रासायनिक रूप से प्रतिक्रिया करते हैं।ईंधन सेल की मूल संरचना एनोड, कैथोड और इलेक्ट्रोलाइट से बनी होती है।आमतौर पर, एनोड और कैथोड में इलेक्ट्रोड पर विद्युत रासायनिक प्रतिक्रिया को तेज करने के लिए उत्प्रेरक की एक निश्चित मात्रा होती है।दो ध्रुवों के बीच इलेक्ट्रोलाइट्स होते हैं, जिन्हें पांच प्रकारों में विभाजित किया जा सकता है: मूल, फॉस्फेट, ठोस ऑक्साइड, पिघला हुआ कार्बोनेट और प्रोटॉन विनिमय झिल्ली।एक उदाहरण के रूप में एच/ओ ईंधन सेल लें (चित्र 1-1): एच ईंधन सेल के एनोड भाग में प्रवेश करता है, और एनोड पर प्लैटिनम परत हाइड्रोजन को प्रोटॉन और इलेक्ट्रॉनों में परिवर्तित करती है।मध्यवर्ती इलेक्ट्रोलाइट केवल प्रोटॉन को ईंधन सेल के कैथोड भाग से गुजरने की अनुमति देता है।करंट बनाने के लिए इलेक्ट्रॉन बाहरी सर्किट से कैथोड तक प्रवाहित होते हैं।ऑक्सीजन ईंधन सेल के कैथोड में जाता है और प्रोटॉन और इलेक्ट्रॉनों के साथ मिलकर पानी बनाता है।