پیل سوختی غشاء مبادله پروتون که به آن پیل سوختی با غشاء پلیمری ( PEMFC ) هم گفته می شود یک نوع پیل سوختی است که علاوه بر کاربردهای ساکن و متحرک اساساً در کاربردهای حمل و نقل از آن استفاده می شود. وجه تمایز آن ها شامل محدوده پائین تر دما و فشار ( ۵۰ الی ۱۰۰ درجه سانتیگراد ) و یک غشاء پلیمری ویژه رسانش پروتون می باشد. PEMFCها برق تولید می کنند و عملکرد آن ها عکس عمل الکترولیز که برق مصرف می کند می باشد. آن ها یک کاندید پیشتاز برای جایگزینی پیل های سوختی قلیائی هستند که در شاتل فضائی استفاده می شوند.
PEMFCها از مجموعه ای از غشاء الکترود ( MEA ) شامل الکترودها، الکترولیت و کاتالیست، و لایه های پخش گاز تشکیل شده اند. لایه ای از کاتالیست، کربن و الکترود بر روی الکترولیت جامد پاشیده می شود و یک ورق کربن در هر طرف آن پرس می گردد تا درون سلول محافظت شده و همانند الکترود عمل نماید. اساسی ترین قسمت سلول مرز فازی سه گانه ( TPB ) و در مکانی است که الکترولیت، کاتالیست و و اکنشگرها با هم آمیخته می گردند یا همان جائی که واکنش اصلی سلول اتفاق می افتد. نکته مهم اینحاست که غشاء نباید هادی الکتریکی باشد بطوریکه نصف واکنش ها آمیخته نگردند. دمای عملکرد تا ۱۰۰ درجه از آن جهت مورد نیاز است که آب موجود در پیل سوختی تبدیل به بخار آب شود و مدیریت آب در طراحی سلول بحرانی نگردد.
یک پیل سوختی با غشاء پلیمری انرژی شیمیائی آزاد شده طی واکنش الکتروشیمیائی هیدروژن و اکسیژن را به انرژی الکتریکی تبدیل می کند، و این در مقابل ات با فرایند احتراق مستقیم گازهای هیدروژن و اکسیژن که تولید انرژی حرارتی می نماید. گاز هیدروژن از سمت آند وارد پیل سوختی می شود. در آند و در مجاورت با کاتالیست تبدیل به پروتون و الکترون می شود. اکسیداسیون هیدروژن به صورت زیر بیان می شود:
پروتون از طریق غشاء الکترولیتی به سمت کاتد نفوذ می کند. الکترون ها نیز از طریق مدار بار بیرونی به سمت کاتد حرکت می کنند که جریان الکتریکی خروجی پیل سوختی را به وجود می آورد. در ضمن جریانی از اکسیژن از سمت کاتد وارد پیل سوختی می شود و در همان سمت با ترکیب با پروتون های منتقل شده از سمت آند و الکترون های وارده از طریق مدار بیرونی طی یک واکنش شیمیائی مولکول های آب تشکیل می گردد. این واکنش احیاء اکسیژن به صورت زیر نمایش داده می شود:
و بطورکلی واکنش کامل به صورت زیر نمایش داده می شود:
این نوشته برگرفته از سایت ویکی پدیا می باشد، اگر نادرست یا توهین آمیز است، لطفا گزارش دهید: گزارش تخلفPEMFCها از مجموعه ای از غشاء الکترود ( MEA ) شامل الکترودها، الکترولیت و کاتالیست، و لایه های پخش گاز تشکیل شده اند. لایه ای از کاتالیست، کربن و الکترود بر روی الکترولیت جامد پاشیده می شود و یک ورق کربن در هر طرف آن پرس می گردد تا درون سلول محافظت شده و همانند الکترود عمل نماید. اساسی ترین قسمت سلول مرز فازی سه گانه ( TPB ) و در مکانی است که الکترولیت، کاتالیست و و اکنشگرها با هم آمیخته می گردند یا همان جائی که واکنش اصلی سلول اتفاق می افتد. نکته مهم اینحاست که غشاء نباید هادی الکتریکی باشد بطوریکه نصف واکنش ها آمیخته نگردند. دمای عملکرد تا ۱۰۰ درجه از آن جهت مورد نیاز است که آب موجود در پیل سوختی تبدیل به بخار آب شود و مدیریت آب در طراحی سلول بحرانی نگردد.
یک پیل سوختی با غشاء پلیمری انرژی شیمیائی آزاد شده طی واکنش الکتروشیمیائی هیدروژن و اکسیژن را به انرژی الکتریکی تبدیل می کند، و این در مقابل ات با فرایند احتراق مستقیم گازهای هیدروژن و اکسیژن که تولید انرژی حرارتی می نماید. گاز هیدروژن از سمت آند وارد پیل سوختی می شود. در آند و در مجاورت با کاتالیست تبدیل به پروتون و الکترون می شود. اکسیداسیون هیدروژن به صورت زیر بیان می شود:
پروتون از طریق غشاء الکترولیتی به سمت کاتد نفوذ می کند. الکترون ها نیز از طریق مدار بار بیرونی به سمت کاتد حرکت می کنند که جریان الکتریکی خروجی پیل سوختی را به وجود می آورد. در ضمن جریانی از اکسیژن از سمت کاتد وارد پیل سوختی می شود و در همان سمت با ترکیب با پروتون های منتقل شده از سمت آند و الکترون های وارده از طریق مدار بیرونی طی یک واکنش شیمیائی مولکول های آب تشکیل می گردد. این واکنش احیاء اکسیژن به صورت زیر نمایش داده می شود:
و بطورکلی واکنش کامل به صورت زیر نمایش داده می شود:
