Principiile de bază și dezvoltarea pilelor de combustibil
O celulă de combustibil este un dispozitiv de conversie a energiei. Se bazează pe principiul electrochimiei, adică principiul de funcționare al unei baterii primare. Energia chimică stocată în combustibil și oxidant este transformată izotermic în energie electrică, iar procesul real este o reacție redox. Celula de combustibil este compusă în principal din patru părți și anume un anod, un catod, un electrolit și un circuit extern. Gazul combustibil și gazul oxidant sunt, respectiv, introduse din anod și din catodul celulei de combustibil. Gazul combustibil emite electroni pe anod, iar electronii sunt conduși către catod printr-un circuit extern și combinate cu gazul oxidant pentru a genera ioni. Sub acțiunea unui câmp electric, ionii migrează spre anod prin electrolit, reacționează cu gazul combustibil, formează o buclă și generează un curent electric. În același timp, celula de combustibil generează o anumită cantitate de căldură datorită propriei reacții electrochimice și a rezistenței interne a bateriei. Catodii bateriei, pe lângă conductori de electroni, acționează, de asemenea, ca un catalizator pentru reacția redox. Când combustibilul este un hidrocarbur, anodul trebuie să aibă o activitate catalitică mai mare. Anodii și catodii sunt de obicei poroși pentru a facilita trecerea gazelor de reacție și descărcarea produsului. Electrolitul funcționează pentru a transfera ioni și a separa gazul combustibil și gazul oxidant. Pentru a bloca amestecarea celor două gaze, se produce scurtcircuitul intern al bateriei, iar electrolitul este de obicei o structură densă.