پیل سوختی

مقدمه
پیل سوختی دستگاهی است که از طریق یک واکنش شیمیایی تولید برق می‌‌کند. همه پیل‌‌های سوختی شامل دو قطب الکتریکی (الکترود) به نام آند و کاتد هستند. در واقع، واکنش‌‌های شیمیایی این الکترودها منجر به تولید الکتریسیته می‌شود. علاوه بر این، هر پیل سوختی دارای الکترولیت و کاتالیست نیز هست؛ نقش الکترولیت جابه‌جایی ذرات باردار بین الکترودها است، در حالی که کاتالیست منجر به افزایش سرعت واکنش‌‌ در الکترودها می‌شود.
با اینکه هیدروژن سوخت اصلی ورودی پیل‌‌ به حساب می‌آید، برای شکل گیری واکنش، وجود اکسیژن نیز ضروری است. تولید الکتریسیته با کمترین میزان آلودگی یکی از مهم‌ترین ویژگی‌های پیل سوختی است. در نهایت، بیشترین میزان اکسیژن و هیدروژن ورودی به پیل، به شکل یک محصول فرعی بی‌‌خطر، یعنی آب خارج می‌‌شود.
از آنجا که هر پیل سوختی جریان مستقیم، برق ناچیزی تولید می‌کند.به منظور تولید برق، تعداد زیادی پیل در دسته‌‌های بزرگی که پشته یا استک (Stack) نامیده می‌شوند، مورد استفاده قرار می‌گیرد.
اصول کلی پیل سوختی
• استفاده از انرژی شیمیایی هیدروژن به منظور تولید الکتریسیته
• ایجاد محصول از سوختن هیدروژن بخار آب و عدم تولید دی‌اکسید کربن
• تولید انرژی تنها از طریق مصرف گاز هیدروژن و عدم قابلیت ذخیره‌سازی انرژی
نحوه کارکرد
• هوا به سمت کاتد دمیده می‌شود سپس گاز هیدروژن به سمت آند دمیده می‌شود که توسط کاتالیست به یون هیدروژن و الکترون تبدیل می‌شود.
• گاز هیدروژن از طریق الکترولیت به سمت کاتد نفوذ کرده و با گاز اکسیژن واکنش می‌دهد. محصول این واکنش آب و مقدار زیادی انرژی است. الکترون‌ها نیز از طریق مدار خارجی حرکت می‌کنند و منجر به تولید الکتریسیته می‌شوند.
اجزای اصلی
• اجزای اصلی پیل سوختی شامل کاتد، آند، لایه‌های کاتالیستی، الکترولیت و لایه نفوذ گاز است.

شکل : تصویر شماتیک پیل سوختی