Πώς εμπλέκεται ένα ηλεκτρόνιο στην κυψέλη καυσίμου;
1. Οξείδωση καυσίμου:
* υδρογόνο ως καύσιμο: Σε μια τυπική κυψέλη καυσίμου, το αέριο υδρογόνου χρησιμοποιείται ως καύσιμο.
* αντίδραση ανόδου: Στην άνοδο (αρνητικό ηλεκτρόδιο), τα μόρια υδρογόνου χωρίζονται σε πρωτόνια (Η+) και ηλεκτρόνια (Ε-). Αυτό διευκολύνεται από έναν καταλύτη, τυπικά πλατίνα.
* απελευθέρωση ηλεκτρονίων: Τα ηλεκτρόνια απελευθερώνονται και ρέουν μέσω ενός εξωτερικού κυκλώματος, δημιουργώντας ένα ηλεκτρικό ρεύμα.
2. Μείωση οξυγόνου:
* Αντίδραση καθόδου: Στην κάθοδο (θετικό ηλεκτρόδιο), το οξυγόνο από τον αέρα αντιδρά με τα πρωτόνια που έχουν περάσει από τον ηλεκτρολύτη (μια μεμβράνη που επιτρέπει στα πρωτόνια αλλά όχι τα ηλεκτρόνια να περάσουν).
* Κατανάλωση ηλεκτρονίων: Τα ηλεκτρόνια από το εξωτερικό κύκλωμα συνδυάζονται με τα πρωτόνια και το οξυγόνο για να σχηματίσουν νερό (H2O).
3. Ροή ηλεκτρονίων και παραγωγή ενέργειας:
* Μετατροπή ηλεκτροχημικής ενέργειας: Η ροή των ηλεκτρονίων από την άνοδο στην κάθοδο μέσω του εξωτερικού κυκλώματος αντιπροσωπεύει τη μετατροπή της χημικής ενέργειας από το καύσιμο στην ηλεκτρική ενέργεια.
* Εξόδου ισχύος: Η κυψέλη καυσίμου παράγει ισχύς ανάλογα με τον ρυθμό ροής ηλεκτρονίων, ο οποίος καθορίζεται από τον ρυθμό κατανάλωσης καυσίμου και την αποτελεσματικότητα της διαδικασίας.
Συνοπτικά, οι βασικοί ρόλοι των ηλεκτρονίων σε μια κυψέλη καυσίμου είναι:
* Μεταφορά ενέργειας: Φέρνουν την ενέργεια που απελευθερώνεται από το καύσιμο στο εξωτερικό κύκλωμα.
* Δημιουργία ηλεκτρικού ρεύματος: Η ροή τους μέσω του εξωτερικού κυκλώματος παράγει το ηλεκτρικό ρεύμα που χρησιμοποιείται για τη λειτουργία συσκευών.
* Οξείδωση καυσίμου και μείωση του οξυγόνου: Συμμετέχουν στις χημικές αντιδράσεις που οδηγούν τη λειτουργία του καυσίμου.
Σημείωση: Ενώ το υδρογόνο είναι το πιο συνηθισμένο καύσιμο για κύτταρα καυσίμου, μπορούν επίσης να χρησιμοποιηθούν άλλα καύσιμα όπως η μεθανόλη και η αιθανόλη, με τις αντιδράσεις τους που περιλαμβάνουν παρόμοιες διαδικασίες μεταφοράς ηλεκτρονίων.
