مقدمة في طاقة الهيدروجين وخلايا الوقود

يمكن تقسيم خلايا الوقود إلىغشاء تبادل البروتون خلايا الوقود (PEMFC) وخلايا وقود الميثانول المباشرة وفقًا لخصائص المنحل بالكهرباء والوقود المستخدم

(DMFC) ، خلية وقود حمض الفوسفوريك (PAFC) ، خلية وقود الكربونات المنصهرة (MCFC) ، خلية وقود أكسيد صلب (SOFC) ، خلية وقود قلوية (AFC) ، إلخ. على سبيل المثال ، خلايا وقود غشاء تبادل البروتون (PEMFC) تعتمد بشكل أساسي تشغيلغشاء تبادل البروتون وسط نقل البروتون وخلايا الوقود القلوية (AFC) تستخدم إلكتروليتًا قلويًا مائيًا مثل محلول هيدروكسيد البوتاسيوم كوسيط لنقل البروتون ، إلخ. بالإضافة إلى ذلك ، وفقًا لدرجة حرارة العمل ، يمكن تقسيم خلايا الوقود إلى خلايا وقود عالية الحرارة ودرجة حرارة منخفضة خلايا الوقود ، تشتمل الأولى بشكل أساسي على خلايا وقود الأكسيد الصلب (SOFC) وخلايا وقود الكربونات المنصهرة (MCFC) ، وتشمل الأخيرة خلايا وقود غشاء تبادل البروتونات (PEMFC) ، وخلايا وقود الميثانول المباشر (DMFC) ، وخلايا الوقود القلوية (AFC) ، خلايا وقود حامض الفوسفوريك (PAFC) ، إلخ.

غشاء تبادل البروتون fuel cells (PEMFC) use water-based acidic polymer membranes as their electrolytes. PEMFC cells must operate under pure hydrogen gas due to their low operating temperatures (below 100 ° C) and the use of noble metal electrodes (platinum based electrodes). Compared with other fuel cells, PEMFC has the advantages of low operating temperature, fast start-up speed, high power density, non-corrosive electrolyte and long service life. Thus, it has become the mainstream technology currently applied to fuel cell vehicles, but also partially applied to portable and stationary devices. According to E4 Tech, PEMFC fuel cell shipments are expected to reach 44,100 units in 2019, accounting for 62% of the global share; The estimated installed capacity reaches 934.2MW, accounting for 83% of the global proportion.

تستخدم خلايا الوقود التفاعلات الكهروكيميائية لتحويل الطاقة الكيميائية من الوقود (الهيدروجين) عند القطب الموجب والمؤكسد (الأكسجين) عند الكاثود إلى كهرباء لقيادة السيارة بأكملها. على وجه التحديد ، تشتمل المكونات الأساسية لخلايا الوقود على نظام المحرك ومصدر الطاقة الإضافي والمحرك ؛ من بينها ، يشتمل نظام المحرك بشكل أساسي على المحرك المكون من مفاعل كهربائي ونظام تخزين الهيدروجين في السيارة ونظام التبريد ومحول الجهد DCDC. المفاعل هو العنصر الأكثر أهمية. إنه المكان الذي يتفاعل فيه الهيدروجين والأكسجين. وهي تتألف من عدة خلايا مفردة مكدسة معًا ، وتشمل المواد الرئيسية الصفيحة ثنائية القطب ، والقطب الكهربي الغشائي ، ولوحة النهاية ، وما إلى ذلك.