Топливные элементы

Топливный элемент — это гальванический элемент, в котором химическая энергия непрерывно подаваемых взаимодействующих реагентов превращается в электрическую энергию. Электроды в этом процессе не расходуются, и элемент может работать длительное время. В топливных элементах используют жидкие или газообразные восстановители (водород, метанол, метан) и окислители, обычно кислород воздуха.

В таком элементе происходит превращение химической энергии реакции окисления водорода

в электрическую. К аноду подводится восстановитель (Н₂), к катоду- окислитель (О₂).

Схема кислородно-водородного ТЭ может быть записана в виде

где — проводник I рода, играющий роль катализатора электродного процесса и токоотвода. На аноде элемента проиекает реакция окисления водорода:

На катоде восстанавливается кислород

Во внешней цепи происходит движения электронов от анода к катоду, а в растворе — движения ионов ОН^- от катода к аноду. Суммарная реакция, протекающая а топливном элементе:

Топливные элементы характеризуются ЭДС, напряжением, мощностью и КПД. ЭДС элемента можно рассчитать по следующему уравнению:

где — стандартная энергия Гиббса образования воды при 298К. Многочисленные исследования топливных элементов обусловлены их перспективностью как источников энергии будущего. В последние годы большое внимание уделяется разработке ТЭ для электромобилей, работающих на водороде или метаноле.