Топливные водородные ячейки: что это и как появилось?

Топливный элемент – это изделие, предназначенное для получения постоянного электротока из водородного топлива. Энергия вырабатывается в процессе особых электрохимических реакций.

Особенности водородных ячеек

Конструкция этих элементов питания во многом схожа с обычными батареями. В нее входят:

• Катод.
• Электролит.
• Анод.

Ячейка не способна накапливать энергию путем подзарядки от сети или других источников питания. Выработка электричества идет пока сохраняется запас водорода и воздуха.

В сравнении с другими электрогенераторами в устройстве не происходит сгорания топлива. Поэтому она работает бесшумно, не содержит движущихся деталей, таких как роторы. По сути происходит прямое преобразование энергии химических связей в электричество. Продуктами реакции становятся только вода и тепло (в редких случаях образуется немного CO2).

История развития

Первое подобное устройство было создано достаточно давно (в середине XIX века), но всплеск интереса к таким источникам энергии произошел практически 100 лет спустя, в начале XX века. В этот период активно разрабатывались подводные лодки, которым нужны были автономные источники питания, не выделяющие вредных побочных продуктов сгорания топлива.

Второй этап развития начался в 50-60-е годы прошлого века. Связан он был с активным освоением околоземного пространства. Применение щелочных топливных ячеек позволило обеспечить космонавтов не только электричеством, но и водой для питья, дополнительным теплом.

В последние 30 лет интерес к этим элементам питания ежегодно возрастает в связи с повышенным вниманием к экологии. Поэтому технология водородных ячеек бурно развивается, в ближайшие годы вполне может составить конкуренцию классическим батареям и электрогенераторам, которые продолжают совершенствоваться и тестироваться на специальных станциях — https://ilpa-tech.ru/produktsiya/testirovanie-batarej-stantsii-testirovaniya

Принципы работы устройств

Суть реакции, происходящей в ячейке состоит в окислении водорода, в процессе которого вырабатывается ток и вода. В отличие от обычного горения, часть энергии переходит напрямую в электроток. Достигается это за счет особой конструкции изделия.

Водород из электролита скапливается на аноде, где расщепляется на атомы затем теряет электроны. Освободившиеся таким образом протоны, обладающие положительным зарядом перемещаются сквозь электролит к катоду, на котором скапливается кислород. Одновременно оторвавшиеся от протона электроны создают электроток во внешней цепи, в итоге также попадая на катод. Там они объединятся с кислородом. Затем он окисляет водород. В результате единственным побочным продуктом выработки электроэнергии становится вода в форме пара или жидкости.

Оборудование для изучения топливных ячеек, металлов и другого материала, например потенциостаты в Москве можно приобрести в специализированных магазинах с полной поддержкой пользователей.