1. Přívod vodíku a kyslíku :
- Vodík (H2) je přiváděn k anodě palivového článku, zatímco kyslík (O2) je přiváděn ke katodě. Tyto plyny jsou obvykle dodávány z externích nádrží nebo reformátorů, které extrahují vodík z paliv, jako je zemní plyn nebo metanol.
2. Anodová reakce (oxidace vodíku) :
- Na anodě se molekuly vodíku štěpí na protony (H+) a elektrony (e-). Tato reakce je katalyzována katalyzátorem, typicky vyrobeným z platiny nebo slitiny na bázi platiny.
- Chemická reakce na anodě je:
2H2 → 4H+ + 4e-
3. Proton Exchange Membrane (PEM) :
- Mezi anodou a katodou je protonová výměnná membrána (PEM). PEM je pevný elektrolyt, který umožňuje průchod protonů, ale blokuje tok elektronů.
4. Katodová reakce (redukce kyslíku) :
- Na katodě se molekuly kyslíku spojují s protony a elektrony za vzniku vody (H2O). Tato reakce je také katalyzována katalyzátorem, obvykle vyrobeným z platiny nebo slitiny na bázi platiny.
- Chemická reakce na katodě je:
02 + 4H+ + 4e- -> 2H20
5. Elektrický obvod :
- Elektrony produkované na anodě protékají vnějším obvodem a vytvářejí elektrický proud. Tok elektronů je směrován k napájení zařízení nebo nabíjení baterií.
6. Výroba vody a tepla :
- Jako vedlejší produkt reakcí na anodě a katodě vzniká voda. Kromě toho se určité teplo vytváří také jako výsledek elektrochemických reakcí v palivovém článku.
Celková reakce ve vodíkovém palivovém článku může být reprezentována jako:
2H2 + O2 → 2H2O + teplo + elektrická energie
Vodíkové palivové články pracují nepřetržitě, dokud je k dispozici zásoba vodíku a kyslíku. Vyrábí elektřinu elektrochemickými reakcemi, přičemž primárními vedlejšími produkty jsou voda a teplo. Účinnost vodíkových palivových článků může být poměrně vysoká, což z nich činí slibnou technologii pro různé aplikace, včetně dopravy, výroby energie a přenosných zařízení.
