Protonenaustauschmembranen für Brennstoffzellen

1.1 eine Übersicht über die

Das Problem der Energieknappheit wird weltweit immer ernster.Denn der traditionelle fossile Brennstoff ist nicht erneuerbar, und die Nutzung des Verfahrens verursachte schwere Umweltbelastungen.Der größte Teil der Energieumwandlung wird jedoch durch den ineffizienten Wärmekraftmaschinenprozess erreicht.In den letzten 30 Jahren sind fossile Brennstoffe zurückgegangen und die Nachfrage nach sauberer Energie ist gestiegen.Die Suche nach umweltfreundlichen erneuerbaren Energien ist eine ernsthafte Aufgabe der Menschheit im 21. Jahrhundert.Angesichts der oben erwähnten Probleme, die durch traditionelle Energie verursacht werden, wurde daher die Forschung zur Verbesserung der Energieumwandlungseffizienz und der Suche nach sauberer neuer Energie immer umfangreicher.

Die Brennstoffzelle ist eine neue Art von Energietechnologie, die die chemische Energie des Brennstoffs durch eine elektrochemische Reaktion direkt in Elektrizität umwandelt.Darüber hinaus ist es nicht durch geografische und geografische Bedingungen eingeschränkt.In den letzten Jahren wurden Brennstoffzellen schnell entwickelt und auf verschiedenen Gebieten angewendet.

1.2 Brennstoffzellen

Brennstoffzellen sind nicht durch den Carnot-Zyklus eingeschränkt und haben eine hohe theoretische Energieumwandlungsrate (80 % Wirkungsgrad unter 200 °C). In der Praxis ist der Wirkungsgrad zwei- bis dreimal so hoch wie bei gewöhnlichen Verbrennungsmotoren. Der verwendete Brennstoff ist Wasserstoff, Methanol, Kohlenwasserstoffe und andere wasserstoffreiche Substanzen, was umweltfreundlich ist.Daher haben Brennstoffzellen breite Anwendungsperspektiven.Die folgenden drei Aspekte aus der Zusammensetzung, Klassifizierung und Eigenschaften von Brennstoffzellen werden speziell eingeführt:

1.2.1 Zusammensetzung von Brennstoffzellen

Die Brennstoffzelle ist im Wesentlichen ein Umkehrgerät für die Wasserelektrolyse.In einer Brennstoffzelle reagieren Wasserstoff und Sauerstoff chemisch zu Wasser und setzen Strom frei.Der Grundaufbau einer Brennstoffzelle besteht aus Anode, Kathode und Elektrolyt.Normalerweise enthalten Anode und Kathode eine bestimmte Menge Katalysator, um die elektrochemische Reaktion an der Elektrode zu beschleunigen.Zwischen den beiden Polen befinden sich Elektrolyte, die in fünf Typen eingeteilt werden können: Basisch, Phosphat, Festoxid, geschmolzenes Karbonat und Protonenaustauschmembran.Nehmen wir als Beispiel eine H/O-Brennstoffzelle (Abbildung 1-1): H tritt in den Anodenteil der Brennstoffzelle ein, und die Platinschicht auf der Anode wandelt Wasserstoff in Protonen und Elektronen um.Der Zwischenelektrolyt lässt nur Protonen zum Kathodenteil der Brennstoffzelle passieren.Elektronen fließen durch den äußeren Stromkreis zur Kathode, um einen Strom zu bilden.Sauerstoff gelangt in die Kathode der Brennstoffzelle und verbindet sich mit Protonen und Elektronen zu Wasser.