Membranes échangeuses de protons pour piles à combustible

1.1 un aperçu de la

Le problème de la pénurie d'énergie devient de plus en plus grave dans le monde.Car le combustible fossile traditionnel n'est pas renouvelable, et l'utilisation du procédé a provoqué une grave pollution de l'environnement.Cependant, la majeure partie de la conversion d'énergie est réalisée par le processus du moteur thermique, qui est inefficace.Au cours des 30 dernières années, les combustibles fossiles ont diminué et la demande d'énergie propre a augmenté.C'est une tâche sérieuse à laquelle sont confrontés les êtres humains au 21e siècle que de rechercher une énergie renouvelable respectueuse de l'environnement.Par conséquent, compte tenu des problèmes mentionnés ci-dessus causés par l'énergie traditionnelle, la recherche sur l'amélioration de l'efficacité de la conversion d'énergie et la recherche d'une nouvelle énergie propre a été de plus en plus étendue.

La pile à combustible est un nouveau type de technologie énergétique, qui convertit directement l'énergie chimique du combustible en électricité par réaction électrochimique.De plus, il n'est pas limité par les conditions géographiques et géographiques.Ces dernières années, les piles à combustible se sont développées rapidement et ont été appliquées dans différents domaines.

1.2 Piles à combustible

Les piles à combustible ne sont pas contraintes par le cycle de Carnot et ont un taux de conversion d'énergie théorique élevé (rendement de 80% en dessous de 200°C). En pratique, le rendement est de deux à trois fois supérieur à celui des moteurs à combustion interne ordinaires. Le carburant utilisé est l'hydrogène, le méthanol, les hydrocarbures et d'autres substances riches en hydrogène, ce qui est respectueux de l'environnement.Par conséquent, les piles à combustible ont de larges perspectives d'application.Les trois aspects suivants de la composition, de la classification et des caractéristiques des piles à combustible sont spécifiquement introduits :

1.2.1 Composition des piles à combustible

La pile à combustible est essentiellement un dispositif inverse d'électrolyse de l'eau.Dans une pile à combustible, l'hydrogène et l'oxygène réagissent chimiquement pour former de l'eau et libérer de l'électricité.La structure de base de la pile à combustible est composée d'anode, de cathode et d'électrolyte.Habituellement, l'anode et la cathode contiennent une certaine quantité de catalyseur pour accélérer la réaction électrochimique à l'électrode.Entre les deux pôles se trouvent les électrolytes, qui peuvent être divisés en cinq types : basique, phosphate, oxyde solide, carbonate fondu et membrane échangeuse de protons.Prenons l'exemple d'une pile à combustible H/O (Figure 1-1) : H entre dans la partie anodique de la pile à combustible et la couche de platine sur l'anode convertit l'hydrogène en protons et en électrons.L'électrolyte intermédiaire ne laisse passer les protons que vers la partie cathodique de la pile à combustible.Les électrons traversent le circuit externe jusqu'à la cathode pour former un courant.L'oxygène pénètre dans la cathode de la pile à combustible et se combine avec les protons et les électrons pour former de l'eau.