プロトン交換膜燃料電池とは何ですか？
プロトン交換膜燃料電池（PEMFC）は、水素と酸素を使用して電気エネルギーを解放する燃料電池です。その際立った特徴は、電子ではなくプロトンの通過を可能にする膜電極アセンブリ（MEA）と呼ばれる電解質膜です。プロトン交換膜燃料電池には、静止した燃料電池と携帯性燃料電池の両方として潜在的な用途があります。
MEAにはアノード側とカソード側があります。電流がMEAのアノード側に流れ、カソード側から流れます。プロトン交換膜燃料電池は、水素ガスをMEAのアノード側に供給します。これは、水素原子を電子とプロトンに分割します。これは、方程式で示されるプロセス：H2-> 2E- + 2H +です。この反応の陽子は、MEAを通ってカソード側に移動し、電子は外部回路を通ってMEAのカソード側に通過します。これらのプロセスの組み合わせにより、電流が作成されます。
プロトン交換膜燃料電池も牛を供給しますMEAのカソード側へのygenガス。二原子酸素（O2）の分子を酸素原子に分割できる場合、MEAを通過するプロトンはこれらの酸素原子と反応して水の分子を形成できます。この反応は、方程式：o + 2h + + 2e--> h 2 o。
によっても示すことができます。MEAは、電力を生成するためにいくつかの基準を満たす必要があります。水素や酸素ガスがそれを通過できるようにすることはできません。 MEAはまた、アノード側の酸化効果と陰極側の低下効果に抵抗することもできなければなりません。
プラチナ触媒を使用して、水素分子を比較的簡単に分割できます。しかし、プラチナ触媒を伴う酸素分子を分割すると、大きな電気損失が生じます。プラチナ触媒の追加の問題は、非常に少量の二酸化炭素がパフォーマンスを大幅に低下させることです。科学者は実用的なことを発見していませんでした2010年の時点で酸素分子を分割するための触媒ですが、炭素、鉄、窒素で構成される触媒が最も有望であることを示していました。この触媒の主な困難は、その反応速度が短期間で急速に低下することです。
水はまた、プロトン交換膜燃料電池の電気損失を引き起こします。燃料電池は、余分な水がMEAに浸水するのを防ぐ必要がありますが、MEAが乾燥しないように十分な水を許可する必要があります。水がMEAのカソード側に引き付けられるため、プロトン交換膜燃料電池の水管理は困難です。エレクトロ浸透圧ポンプは、この問題の1つの可能な解決策です。