इन्धन कक्षहरूको लागि प्रोटोन विनिमय झिल्ली

1.1 को एक सिंहावलोकन

विश्वभर ऊर्जा अभावको समस्या झन् गम्भीर बन्दै गएको छ ।परम्परागत जीवाश्म ईन्धनको लागि नवीकरणीय छैन, र प्रक्रियाको प्रयोगले गम्भीर वातावरणीय प्रदूषण निम्त्याउँछ।यद्यपि, अधिकांश ऊर्जा रूपान्तरण गर्मी इन्जिन प्रक्रिया द्वारा प्राप्त हुन्छ, जुन अक्षम छ।विगत 30 वर्षहरूमा, जीवाश्म ईन्धन घटेको छ र स्वच्छ ऊर्जाको माग बढेको छ।२१औँ शताब्दीमा वातावरणमैत्री नवीकरणीय ऊर्जाको खोजी गर्नु मानवसामु गम्भीर कार्य हो।तसर्थ, परम्परागत ऊर्जाको कारणले माथि उल्लेखित समस्याहरूलाई ध्यानमा राख्दै, ऊर्जा रूपान्तरण दक्षता सुधार गर्ने र स्वच्छ नयाँ ऊर्जा खोज्ने अनुसन्धान थप र व्यापक हुँदै गएको छ।

इन्धन सेल एक नयाँ प्रकारको ऊर्जा प्रविधि हो, जसले ईन्धनको रासायनिक ऊर्जालाई विद्युतीय रासायनिक प्रतिक्रिया मार्फत प्रत्यक्ष रूपमा बिजुलीमा रूपान्तरण गर्दछ।यसबाहेक, यो भौगोलिक र भौगोलिक अवस्था द्वारा प्रतिबन्धित छैन।हालैका वर्षहरूमा, इन्धन कक्षहरू द्रुत रूपमा विकसित भएका छन्, र विभिन्न क्षेत्रहरूमा लागू गरिएको छ।

1.2 इन्धन कक्षहरू

इन्धन कक्षहरू कार्नोट चक्रद्वारा प्रतिबन्धित छैनन् र उच्च सैद्धान्तिक ऊर्जा रूपान्तरण दर (200 डिग्री सेल्सियस भन्दा कम 80% दक्षता) छ। अभ्यासमा, दक्षता सामान्य आन्तरिक दहन इन्जिनको भन्दा दुई देखि तीन गुणा हुन्छ। प्रयोग गरिने इन्धनमा हाइड्रोजन, मिथानोल, हाइड्रोकार्बन र अन्य हाइड्रोजन युक्त पदार्थहरू छन्, जुन वातावरणमैत्री छ।तसर्थ, ईन्धन कक्षहरूमा व्यापक आवेदन सम्भावनाहरू छन्।इन्धन कक्षहरूको संरचना, वर्गीकरण र विशेषताहरूबाट निम्न तीन पक्षहरू विशेष रूपमा प्रस्तुत गरिएका छन्:

१.२.१ इन्धन कक्षहरूको संरचना

ईन्धन सेल अनिवार्य रूपमा पानी इलेक्ट्रोलिसिस को लागी एक उल्टो उपकरण हो।इन्धन कक्षमा, हाइड्रोजन र अक्सिजनले रासायनिक प्रतिक्रिया गरेर पानी बनाउँछ र बिजुली छोड्छ।इन्धन कक्षको आधारभूत संरचना एनोड, क्याथोड र इलेक्ट्रोलाइटबाट बनेको हुन्छ।सामान्यतया, एनोड र क्याथोडले इलेक्ट्रोडमा इलेक्ट्रोकेमिकल प्रतिक्रियालाई गति दिन उत्प्रेरकको निश्चित मात्रा समावेश गर्दछ।दुई ध्रुवहरू बीच इलेक्ट्रोलाइटहरू छन्, जसलाई पाँच प्रकारमा विभाजन गर्न सकिन्छ: आधारभूत, फस्फेट, ठोस अक्साइड, पग्लिएको कार्बोनेट र प्रोटोन एक्सचेन्ज झिल्ली।उदाहरणको रूपमा H/O इन्धन सेल लिनुहोस् (चित्र 1-1): H इन्धन सेलको एनोड भागमा प्रवेश गर्दछ, र एनोडमा रहेको प्लेटिनम तहले हाइड्रोजनलाई प्रोटोन र इलेक्ट्रोनमा रूपान्तरण गर्दछ।मध्यवर्ती इलेक्ट्रोलाइटले मात्र प्रोटोनहरूलाई ईन्धन सेलको क्याथोड भागमा जान अनुमति दिन्छ।इलेक्ट्रोनहरू बाहिरी सर्किट मार्फत क्याथोडमा प्रवाह बनाउँछन्।अक्सिजन फ्युल सेलको क्याथोडमा जान्छ र प्रोटोन र इलेक्ट्रोनसँग मिलाएर पानी बनाउँछ।