Yakıt hücrelerinin temel prensipleri ve gelişimi
Bir yakıt hücresi bir enerji dönüşüm cihazıdır. Elektrokimya prensibine, yani birincil bataryanın çalışma prensibine dayanır. Yakıtta ve oksidanda depolanan kimyasal enerji izotermal olarak elektrik enerjisine dönüştürülür ve asıl işlem bir redoks reaksiyonudur. Yakıt hücresi temel olarak bir anot, bir katot, bir elektrolit ve bir dış devre olmak üzere dört parçadan oluşur. Yakıt gazı ve oksitleyici gaz sırasıyla anottan ve yakıt hücresinin katotundan verilir. Yakıt gazı anot üzerinde elektronlar yayar ve elektronlar dış bir devre vasıtasıyla katoda iletilir ve iyon üretmek için oksitleyici gaz ile birleştirilir. Bir elektrik alanın etkisi altında, iyonlar elektrolit yoluyla anoda göç eder, yakıt gazıyla reaksiyona girer, bir halka oluşturur ve bir elektrik akımı üretir. Aynı zamanda, yakıt hücresi kendi elektrokimyasal reaksiyonu ve bataryanın iç direncinden dolayı belirli miktarda ısı üretir. Akünün katotları, iletken elektronlara ek olarak redoks reaksiyonu için bir katalizör görevi görür. Yakıt bir hidrokarbon olduğunda, anotun daha yüksek bir katalitik aktiviteye sahip olması gerekir. Anotlar ve katotlar, reaksiyon gazlarının geçişini ve ürün deşarjını kolaylaştırmak için genellikle gözeneklidir. Elektrolit iyonları transfer etmek ve yakıt gazını ve oksitleyici gazını ayırmak için işlev görür. İki gazın karışmasını engellemek için bataryanın iç kısa devresine neden olur ve elektrolit genellikle yoğun bir yapıdır.