Kuidas vesinikkütuseelemendid töötavad

Kütuseelemendi olemus on hüdroelektrielektrolüüsi "pöördvõrdeline" seade, mis koosneb peamiselt kolmest osast: anood, katood ja elektrolüüt.Anood on vesinikelektrood ja katood hapnikuelektrood.Üldjuhul sisaldavad anood ja katood teatud koguses katalüsaatorit, mida kasutatakse elektroodil toimuva elektrokeemilise reaktsiooni kiirendamiseks.Pooluste vahel on elektrolüüdid.

Võttes näiteks prootonvahetusmembraani kütuseelemendi (PEMFC), on selle tööpõhimõte järgmine:

(1) Vesinik jõuab anoodini läbi toru või õhujuhtplaadi;

(2) Anoodkatalüsaatori toimel dissotsieerub üks vesiniku molekul kaheks vesiniku prootoniks ja vabaneb kaks elektroni. Anoodiline reaktsioon on järgmine:

H2â2H 2eã

(3) Aku teises otsas jõuab hapnik (või õhk) katoodini läbi toru või õhujuhtplaadi. Katoodkatalüsaatori toimel reageerivad hapniku molekulid ja vesinikuioonid elektronidega, mis jõuavad välise ahela kaudu katoodini, moodustades vett. Katoodi reaktsioon on: 1/2O2 2H 2E –H2O

Kogu keemiline reaktsioon on H2 1/2O2 = H2O

Elektronid moodustavad välises vooluringis alalisvoolu.Seega, kuni kütuseelemendi anoodile ja katoodile tarnitakse pidevalt vesinikku ja hapnikku, saab elektrienergiat pidevalt eksportida välise vooluahela koormusele.