ఇంధన కణాల కోసం ప్రోటాన్ మార్పిడి పొరలు

1.1 యొక్క అవలోకనం

ప్రపంచవ్యాప్తంగా ఇంధన కొరత సమస్య మరింత తీవ్రంగా మారుతోంది.సాంప్రదాయ శిలాజ ఇంధనం పునరుత్పాదకమైనది కాదు, మరియు ప్రక్రియ యొక్క ఉపయోగం తీవ్రమైన పర్యావరణ కాలుష్యానికి కారణమైంది.అయినప్పటికీ, శక్తి మార్పిడిలో ఎక్కువ భాగం హీట్ ఇంజిన్ ప్రక్రియ ద్వారా సాధించబడుతుంది, ఇది అసమర్థమైనది.గత 30 సంవత్సరాలుగా, శిలాజ ఇంధనాలు క్షీణించాయి మరియు స్వచ్ఛమైన శక్తికి డిమాండ్ పెరిగింది.పర్యావరణ అనుకూలమైన పునరుత్పాదక ఇంధనం కోసం వెతకడం 21వ శతాబ్దంలో మానవులు ఎదుర్కొంటున్న తీవ్రమైన పని.అందువల్ల, సాంప్రదాయ శక్తి వల్ల కలిగే పైన పేర్కొన్న సమస్యల దృష్ట్యా, శక్తి మార్పిడి సామర్థ్యాన్ని మెరుగుపరచడం మరియు స్వచ్ఛమైన కొత్త శక్తిని కోరుకోవడంపై పరిశోధన మరింత విస్తృతమైంది.

ఇంధన ఘటం అనేది కొత్త రకం శక్తి సాంకేతికత, ఇది ఎలక్ట్రోకెమికల్ రియాక్షన్ ద్వారా ఇంధనంలోని రసాయన శక్తిని నేరుగా విద్యుత్‌గా మారుస్తుంది.అంతేకాకుండా, ఇది భౌగోళిక మరియు భౌగోళిక పరిస్థితుల ద్వారా పరిమితం కాదు.ఇటీవలి సంవత్సరాలలో, ఇంధన కణాలు వేగంగా అభివృద్ధి చేయబడ్డాయి మరియు వివిధ రంగాలలో వర్తించబడ్డాయి.

1.2 ఇంధన కణాలు

ఇంధన కణాలు కార్నోట్ చక్రం ద్వారా పరిమితం చేయబడవు మరియు అధిక సైద్ధాంతిక శక్తి మార్పిడి రేటు (200°C కంటే తక్కువ 80% సామర్థ్యం) కలిగి ఉంటాయి. ఆచరణలో, సామర్థ్యం సాధారణ అంతర్గత దహన యంత్రాల కంటే రెండు నుండి మూడు రెట్లు ఉంటుంది. ఉపయోగించిన ఇంధనం హైడ్రోజన్, మిథనాల్, హైడ్రోకార్బన్లు మరియు ఇతర హైడ్రోజన్-రిచ్ పదార్థాలు, ఇది పర్యావరణ అనుకూలమైనది.అందువల్ల, ఇంధన కణాలు విస్తృత అప్లికేషన్ అవకాశాలను కలిగి ఉంటాయి.ఇంధన కణాల కూర్పు, వర్గీకరణ మరియు లక్షణాల నుండి క్రింది మూడు అంశాలు ప్రత్యేకంగా పరిచయం చేయబడ్డాయి:

1.2.1 ఇంధన కణాల కూర్పు

ఇంధన సెల్ తప్పనిసరిగా నీటి విద్యుద్విశ్లేషణ కోసం రివర్స్ పరికరం.ఇంధన కణంలో, హైడ్రోజన్ మరియు ఆక్సిజన్ రసాయనికంగా స్పందించి నీటిని ఏర్పరుస్తాయి మరియు విద్యుత్తును విడుదల చేస్తాయి.ఇంధన ఘటం యొక్క ప్రాథమిక నిర్మాణం యానోడ్, కాథోడ్ మరియు ఎలక్ట్రోలైట్‌తో కూడి ఉంటుంది.సాధారణంగా, యానోడ్ మరియు కాథోడ్ ఎలక్ట్రోడ్ వద్ద ఎలెక్ట్రోకెమికల్ ప్రతిచర్యను వేగవంతం చేయడానికి కొంత మొత్తంలో ఉత్ప్రేరకం కలిగి ఉంటాయి.రెండు ధ్రువాల మధ్య ఎలక్ట్రోలైట్లు ఉన్నాయి, వీటిని ఐదు రకాలుగా విభజించవచ్చు: ప్రాథమిక, ఫాస్ఫేట్, ఘన ఆక్సైడ్, కరిగిన కార్బోనేట్ మరియు ప్రోటాన్ మార్పిడి పొర.H/O ఫ్యూయల్ సెల్‌ను ఉదాహరణగా తీసుకోండి (మూర్తి 1-1): H ఇంధన ఘటంలోని యానోడ్ భాగంలోకి ప్రవేశిస్తుంది మరియు యానోడ్‌లోని ప్లాటినం పొర హైడ్రోజన్‌ను ప్రోటాన్‌లు మరియు ఎలక్ట్రాన్‌లుగా మారుస్తుంది.ఇంటర్మీడియట్ ఎలక్ట్రోలైట్ ప్రోటాన్‌లను ఇంధన ఘటంలోని కాథోడ్ భాగానికి మాత్రమే పంపుతుంది.ఎలక్ట్రాన్లు ఔటర్ సర్క్యూట్ ద్వారా కాథోడ్‌కు ప్రవహించి కరెంట్‌ను ఏర్పరుస్తాయి.ఆక్సిజన్ ఇంధన కణంలోని కాథోడ్‌లోకి వెళ్లి ప్రోటాన్లు మరియు ఎలక్ట్రాన్‌లతో కలిసి నీటిని ఏర్పరుస్తుంది.