Отын жасушалары үшін протон алмасу мембраналары

1.1 шолу

Энергия тапшылығы мәселесі бүкіл әлемде барған сайын күрделі болып келеді.Дәстүрлі қазбалы отын жаңартылмайды және бұл процесті пайдалану қоршаған ортаны айтарлықтай ластады.Дегенмен, энергияны түрлендірудің көп бөлігі тиімсіз жылу қозғалтқышы процесі арқылы жүзеге асырылады.Соңғы 30 жылда қазбалы отындар азайып, таза энергияға сұраныс артты.21 ғасырда экологиялық таза жаңартылатын энергияны іздеу адамзат алдында тұрған күрделі міндет.Сондықтан, жоғарыда аталған дәстүрлі энергиядан туындаған проблемаларды ескере отырып, энергияны түрлендіру тиімділігін арттыру және таза жаңа энергияны іздеу бойынша зерттеулер барған сайын кеңейді.

Отын ұяшығы – электрохимиялық реакция арқылы Отынның химиялық энергиясын тікелей электр энергиясына түрлендіретін энергетикалық технологияның жаңа түрі.Оның үстіне ол географиялық және географиялық жағдайлармен шектелмейді.Соңғы жылдары отын жасушалары қарқынды дамып, әртүрлі салаларда қолданыла бастады.

1.2 Отын ұяшықтары

Отын жасушалары Карно циклімен шектелмейді және энергияның жоғары теориялық түрлендіру жылдамдығына ие (80% тиімділік 200 ° C төмен). Іс жүзінде ПӘК қарапайым іштен жанатын қозғалтқыштарға қарағанда екі-үш есе жоғары. Қолданылатын отын – сутегі, метанол, көмірсутектер және басқа да сутегіге бай заттар, бұл экологиялық таза.Сондықтан жанармай жасушаларының қолдану перспективалары кең.Отын элементтерінің құрамы, жіктелуі және сипаттамаларының келесі үш аспектілері арнайы енгізілген:

1.2.1 Отын элементтерінің құрамы

Жанармай элементі негізінен су электролизіне арналған кері құрылғы болып табылады.Отын ұяшығында сутегі мен оттегі химиялық реакцияға түсіп, су түзіп, электр тогын шығарады.Отын элементінің негізгі құрылымы анодтан, катодтан және электролиттен тұрады.Әдетте анод пен катодта электродтағы электрохимиялық реакцияны жеделдету үшін белгілі бір мөлшерде катализатор болады.Екі полюстің арасында электролиттер орналасқан, оларды бес түрге бөлуге болады: негізгі, фосфатты, қатты оксид, балқытылған карбонат және протон алмасу мембранасы.Мысал ретінде H/O отын элементін алайық (1-1-сурет): H отын ұяшығының анодтық бөлігіне енеді, ал анодтағы платина қабаты сутегін протондар мен электрондарға айналдырады.Аралық электролит протондардың отын ұяшығының катодтық бөлігіне өтуіне ғана мүмкіндік береді.Электрондар ток түзу үшін сыртқы контур арқылы катодқа түседі.Оттегі отын ұяшығының катодына түсіп, протондармен және электрондармен қосылып, су түзеді.