Product Design, Manufacturing & Innovation Resources
بيت » خلية وقود غشاء تبادل البروتون (PEMFC)

خلية وقود غشاء تبادل البروتون (PEMFC)

1960
  • Willard Thomas Grubb
  • Leonard Niedrach
خلية وقود غشائية لتبادل البروتونات في بيئة مختبرية، لعرض تكنولوجيا تحويل الطاقة.

(صورة تم إنشاؤها للتوضيح فقط)

غشاء تبادل البروتونات خلية الوقود تستخدم خلايا الوقود الغشائية البروتونية (PEMFC) غشاءً بوليمريًا صلبًا، مثل نافيون، كإلكتروليت. ينقل هذا الغشاء البروتونات (H+) بشكل انتقائي من المصعد إلى المهبط. تعمل خلايا الوقود الغشائية البروتونية في درجات حرارة منخفضة (عادةً 50-100 درجة مئوية)، مما يتيح بدء تشغيل سريع وتصميمًا صغير الحجم. تتطلب هذه الخلايا هيدروجينًا عالي النقاء كوقود لتجنب تسمم المحفزات القائمة على البلاتين.

The heart of the PEMFC is the membrane electrode assembly (MEA), which consists of the proton-exchange membrane sandwiched between two catalyst-coated electrodes. At the anode, hydrogen gas is split into protons and electrons: [latex]H_2 \rightarrow 2H^+ + 2e^-[/latex]. The solid polymer membrane, which is an electrical insulator, allows only the protons to pass through to the cathode. The electrons are forced to travel through an external circuit, generating the electrical current. At the cathode, oxygen from the air, the protons from the membrane, and the electrons from the external circuit combine to form water: [latex]O_2 + 4H^+ + 4e^- \rightarrow 2H_2O[/latex].

A critical aspect of PEMFC operation is water management. The membrane must remain hydrated to maintain its proton conductivity, but excess water at the cathode (product water) can block the flow of oxygen to the catalyst sites, a phenomenon known as ‘flooding’. The low operating temperature makes PEMFCs susceptible to catalyst poisoning, particularly from carbon monoxide (CO) present in reformed hydrogen, which binds strongly to the platinum catalyst sites. This necessitates the use of very pure hydrogen fuel, increasing operational costs.

UNESCO Nomenclature: 3305
تكنولوجيا الطاقة

يكتب

الجهاز المادي

الاضطراب

كبير

الاستخدام

الاستخدام الواسع النطاق

السلائف

  • اختراع خلية الوقود بواسطة ويليام جروف (1838)
  • تطوير أول غشاء بوليمر لتبادل الأيونات، نافيون، بواسطة والتر جروت في دوبونت (أواخر الستينيات)
  • بحث في الخصائص التحفيزية للبلاتين

التطبيقات

  • أنظمة الدفع لمركبات خلايا الوقود الكهربائية (FCEVs) مثل تويوتا ميراي وهيونداي نيكسو
  • وحدات الطاقة الاحتياطية للبنية التحتية الحيوية
  • مولدات الطاقة المحمولة للاستخدام الترفيهي والعسكري
  • مركبات مناولة المواد مثل الرافعات الشوكية
  • مصادر الطاقة لمركبة مشروع جيميني الفضائية التابعة لناسا

براءات الاختراع:

  • US2913511A (Willard T. Grubb, 1959)

أفكار ابتكارات محتملة

بسبب عمليات جمع البيانات من خلال برامج الروبوت، والتي تتجاوز حاليًا 40 ألفًا يوميًا، فإن هذا المحتوى مخصص لأعضاء المجتمع فقط.
> تسجيل الدخول < أو > سجل < (مجاني 100٪) للوصول إلى هذا، وكذلك جميع المحتويات والأدوات الأخرى المقيدة.

ذات صلة بـ: خلية الوقود الغشائية البروتونية، غشاء تبادل البروتونات، نافيون، المحفز، البلاتين، وقود الهيدروجين، مجموعة أقطاب الغشاء، درجات الحرارة المنخفضة، السيارات، جنرال إلكتريك.

السياق التاريخي

خلية وقود غشاء تبادل البروتون (PEMFC)

1960
1960
1960
1960
1962
1964
1970
1960
1960
1960
1960
1960
1963
1965-12-21
1970

(إذا كان التاريخ غير معروف أو غير ذي صلة، على سبيل المثال "ميكانيكا الموائع"، يتم توفير تقدير تقريبي لظهوره الملحوظ)

الاختراع والابتكار والمبادئ التقنية ذات الصلة

الصور بالحجم الكامل والتنزيلات متاحة فقط 100% مجاناً للأعضاء المسجلين.