خلايا الوقود

​

 ^مقدمة:

خلية الوقود هي جهاز الكتروكيميائي يقوم وبشكل متواصل بتحويل الطاقة الكيميائية إلى طاقة كهربائية إضافة إلى إطلاق الحرارة كناتج ثانوي وتستمر هذه العملية طالما بقيت الخلية تزود بالوقود والأوكسيد، وهناك أنواع عديدة لخلايا الوقود وأهمها خلية الوقود الهيدروجينية.^

**مبدأ عمل خلية الوقود الهيدروجينية:**

& تتألف خلية الهيدروجين من صفيحتين تشكل الأولى المصعد (Anode) الذي يوصل الإلكترونات المحررة من الهيدروجين ليمكن استخدامها في الدارة الخارجية، وتحفر فيها قنوات لتوزيع الهيدروجين بشكل متساوي على طول الصفيحة.

والصفيحة الأخرى هي المهبط وله قنوات مماثلة لتوزيع الأوكسجين (القادم من الهواء الخارجي) على كامل الصفيحة أيضاً وتقوم بإعادة الالكترونات من الدارة الخارجية إلى المادة الكيميائية المحفزة.

الإلكتروليت (Electrolyte) هو عبارة عن غشاء مبادل للبروتونات، وهي مادة معالجة بطريقة خاصة تقوم بنقل الأيونات موجبة الشحنة فقط وتمنع نقل الالكترونات.

المادة المحفزة (Catalyst) هي مادة خاصة تسهل تفاعل الهيدروجين مع الأوكسجين، تصنع عادة من جزيئات البلاتين النانوية بطبقة رقيقة جداً مغلفة لورقة من الكربون، وتشكل طبقة خشنة مسامية للحصول على أكبر سطح للتلامس بين البلاتينيوم والهيدروجين أو الأوكسجين.

ينساب الوقود الهيدروجيني على صفيحة المصعد في الوقت الذي ينساب فيه الأوكسجين على الصفيحة المقابلة، يسبب غشاء الفصل انشطار جزيء الهيدروجين إلى ذرتين تنشق كل منهما إلى أيون موجب وأيون سالب، تسمح صفيحة المحلل فقط بمرور الأيونات الموجبة (البروتونات) عبرها وتمنع مرور الإلكترونات التي تقوم بالحركة عبر دارة وصل خارجية موصولة مع المهبط فتتحرك الإلكترونات نحو المهبط وينشأ تيار كهربائي على المهبط، وتتحد الأيونات الهيدروجينية الموجبة مع الكتروناتها السالبة ومع الأوكسجين ليتشكل الماء الذي يتدفق خارج الخلية.

الشكل 1: خلية وقود الهيدروجين 

التفاعلات الكيميائية الحاصلة في خلية الوقود:

​