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प्रोटॉन-एक्सचेंज मेम्ब्रेन फ्यूल सेल (PEMFC)

1960
  • Willard Thomas Grubb
  • Leonard Niedrach
प्रोटॉन-विनिमय झिल्ली ईंधन सेल एक प्रयोगशाला के परिवेश में, ऊर्जा रूपांतरण प्रौद्योगिकी को प्रदर्शित करते हुए।.

(यह छवि केवल उदाहरण के लिए बनाई गई है)

एक प्रोटॉन-विनिमय झिल्ली ईंधन सेल प्लैटिनम-आधारित विद्युत उत्प्लावन (पीईएमएफसी) इलेक्ट्रोलाइट के रूप में नैफियन जैसी ठोस पॉलिमर झिल्ली का उपयोग करता है। यह झिल्ली एनोड से कैथोड तक प्रोटॉन (H+) का चयनात्मक संचालन करती है। पीईएमएफसी कम तापमान (आमतौर पर 50-100 डिग्री सेल्सियस) पर काम करते हैं, जिससे तेजी से चालू होना और कॉम्पैक्ट डिज़ाइन संभव हो पाता है। प्लैटिनम-आधारित उत्प्रेरकों को दूषित होने से बचाने के लिए इन्हें ईंधन के रूप में उच्च शुद्धता वाले हाइड्रोजन की आवश्यकता होती है।

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
ऊर्जा प्रौद्योगिकी

Type

भौतिक उपकरण

व्यवधान

संतोषजनक

उपयोग

व्यापक उपयोग

शगुन

  • विलियम ग्रोव द्वारा ईंधन सेल का आविष्कार (1838)
  • ड्यूपॉन्ट में वाल्थर ग्रोट द्वारा पहली आयन-एक्सचेंज पॉलीमर झिल्ली, नैफियन का विकास (1960 के दशक के उत्तरार्ध में)
  • प्लैटिनम के उत्प्रेरक गुणों पर शोध

आवेदन

  • टोयोटा मिराई और हुंडई नेक्सो जैसी फ्यूल सेल इलेक्ट्रिक वाहनों (एफसीईवी) के लिए प्रणोदन प्रणाली
  • महत्वपूर्ण बुनियादी ढांचे के लिए बैकअप बिजली इकाइयाँ
  • मनोरंजन और सैन्य उपयोग के लिए पोर्टेबल पावर जनरेटर
  • सामग्री ढोने वाले वाहन जैसे फोर्कलिफ्ट
  • नासा के प्रोजेक्ट जेमिनी अंतरिक्ष यान के लिए ऊर्जा स्रोत

पेटेंट:

  • US2913511A (Willard T. Grubb, 1959)

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संबंधित विषय: पीईएमएफसी, प्रोटॉन-एक्सचेंज मेम्ब्रेन, नैफियन, उत्प्रेरक, प्लैटिनम, हाइड्रोजन ईंधन, मेम्ब्रेन इलेक्ट्रोड असेंबली, निम्न तापमान, ऑटोमोटिव, जनरल इलेक्ट्रिक।

ऐतिहासिक संदर्भ

प्रोटॉन-एक्सचेंज मेम्ब्रेन फ्यूल सेल (PEMFC)

1960
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1962
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1970
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1963
1965-12-21
1970

(यदि तिथि अज्ञात है या प्रासंगिक नहीं है, उदाहरण के लिए "द्रव यांत्रिकी", तो इसके उल्लेखनीय उद्भव का एक अनुमानित आंकड़ा प्रदान किया गया है)

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