Hvordan en Solid Oxide Fuel Cell arbeid?

Hvordan en Solid Oxide Fuel Cell arbeid?

Konseptet

En fast oksid brenselcelle (SOFC) er en elektrokjemisk anordning ment for å omdanne oksygen og et brensel (hydrogen) til elektrisitet. Brenselcellen alene, imidlertid, en meget liten spenning. Dette er grunnen til at biler eller andre store maskiner bruker stabler av flere brenselceller for å skape høyere spenninger. En fastoksid-brenselcelle kjøres på den idé at elektronene kan strippes fra molekyler og direkte satt inn i en krets for elektrisitet.

Komponentene

En fastoksid-brenselcelle består av en hydrogen-inngang, som renner hydrogenatomer på tvers av en anode (negativt ladnings); en elektrolytt; en katode (positivt ladet); og en luftinngang som strømmer over katoden. Utgangen fra den hydrogenstrøm er vann, men utgangen fra luftstrømmen er alle ubrukte gassene i andre enn oksygen luft. Et diagram som viser denne konstruksjon er vist her.

Skapelsen av elektrisitet

Den prosessen som en SOFC skaper elektrisitet er av to elektrokjemiske reaksjoner. For det første anode strimlene elektroner av hydrogenmolekylene, noe som gjør dem hydrogenioner. På dette punkt, er oksygen molekyler som strømmer tvers over katoden på den andre siden av cellen. Ettersom elektronene er strippet fra hydrogen molekyler, de strømmer ut gjennom anoden og ut av cellen til en elektrisk belastning, noe som gjør at energien brukes til å drive en maskin. Som med en hvilken som helst elektrisk mekanisme, må det være en fullført krets. På grunn av dette, er det oksygen siden av brenselcellen. Elektronene strømmer fra anoden til den elektriske belastning er avsatt på katoden, hvor oksygenmolekylene anskaffe dem. Faktisk kjøper hvert oksygenatom 2 elektroner og bar dem over elektrolytten. Når oksygenioner når anoden, de reagerer med hydrogen for å danne vann og andre biprodukter. Viktigere er imidlertid slipper de elektroner tilbake i anoden, som fortsetter flyten av strøm. Derfor biprodukter av reaksjonene er vann, overflødig kjemikalier og også en stor mengde varme. Faktisk kan denne varmen brukes til å lage mer strøm, mens vannet kan anvendes til å kjøle den maskin som drives av brenselcellen. SOFC kjørt ved ekstremt høye temperaturer, opp til 1000 grader Celsius. Denne høye temperatur som er nødvendig for overføring av oksygenmolekylene tvers over katoden og for ionisering av molekyler.