बुनियादी सिद्धांत और ईंधन कोशिकाओं का विकास
एक ईंधन सेल एक ऊर्जा रूपांतरण उपकरण है। यह इलेक्ट्रोकेमिस्ट्री के सिद्धांत पर आधारित है, अर्थात एक प्राथमिक बैटरी का कार्य सिद्धांत। ईंधन और ऑक्सीडेंट में संग्रहीत रासायनिक ऊर्जा isothermally विद्युत ऊर्जा में बदल जाती है, और वास्तविक प्रक्रिया एक redox प्रतिक्रिया है। ईंधन सेल मुख्य रूप से चार भागों से बना होता है, अर्थात् एक एनोड, एक कैथोड, एक इलेक्ट्रोलाइट और एक बाहरी सर्किट। ईंधन गैस और ऑक्सीकरण गैस क्रमशः एनोड और ईंधन सेल के कैथोड से पेश किए जाते हैं। ईंधन गैस एनोड पर इलेक्ट्रॉनों का उत्सर्जन करती है, और इलेक्ट्रॉनों को बाहरी सर्किट के माध्यम से कैथोड तक ले जाया जाता है और आयनों को उत्पन्न करने के लिए ऑक्सीकरण गैस के साथ जोड़ा जाता है। एक विद्युत क्षेत्र की कार्रवाई के तहत, आयन इलेक्ट्रोलाइट के माध्यम से एनोड में चले जाते हैं, ईंधन गैस के साथ प्रतिक्रिया करते हैं, एक लूप बनाते हैं, और एक विद्युत प्रवाह उत्पन्न करते हैं। इसी समय, ईंधन सेल अपने स्वयं के विद्युत रासायनिक प्रतिक्रिया और बैटरी के आंतरिक प्रतिरोध के कारण एक निश्चित मात्रा में गर्मी उत्पन्न करता है। इलेक्ट्रॉनों के संचालन के अलावा, बैटरी के कैथोड भी रेडॉक्स प्रतिक्रिया के उत्प्रेरक के रूप में कार्य करते हैं। जब ईंधन एक हाइड्रोकार्बन होता है, तो एनोड को एक उच्च उत्प्रेरक गतिविधि की आवश्यकता होती है। एनोड और कैथोड आमतौर पर प्रतिक्रिया गैसों और उत्पाद निर्वहन के पारित होने की सुविधा के लिए झरझरा होते हैं। इलेक्ट्रोलाइट आयनों को स्थानांतरित करने और ईंधन गैस और ऑक्सीकरण गैस को अलग करने के लिए कार्य करता है। दो गैसों के मिश्रण को अवरुद्ध करने के लिए, बैटरी का आंतरिक शॉर्ट सर्किट होता है, और इलेक्ट्रोलाइट आमतौर पर एक घनी संरचना होती है।