Proton değişim membranlı yakıt hücresi

Proton değişim membranlı yakıt hücresi (veya polimer elektrolit membranlı yakıt hücresi), sabit ve portatif kullanım alanlarının yanı sıra taşımacılık sektöründe de kullanımı için geliştirme çalışmaları sürmektedir. Belirgin özellikleri arasında düşük sıcaklık/basınç aralığı ve polimer elektrolit yapay membranı sayılabilir.

Reaksiyonlar

Polimer elektrolit membranlı yakıt hücresinin şematik gösterimi

Proton değişim membranlı yakıt hücresi, hidrojen ve oksijenin elektro-kimyasal reaksiyonu sırasında açığa çıkan kimyasal enerjiyi elektrik enerjisine çevirir. Hidrojen, membran-elektrot düzeneğinin anot tarafına iletilir ve burada katalitik olarak proton ve elektronlara ayrıştırılır. Bu oksidasyon yarı-hücre reaksiyonu:

$\mathrm{H}_2 \leftrightarrow \mathrm{2H}^+ + \mathrm{2e}^-$

$E^o = 0 V$ _SHE

$\left ( 1 \right )$

şeklinde gösterilebilir.
Oluşan protonlar polimer elektrolit membrandan geçerek katoda gelirken, elektronlar da harici devre üzerinden akarak katot tarafına geçerler ve bu esnada yakıt hücresinin elektrik akımını yaratmış olurlar.
Bu arada, oksijen de, membran-elektrolit düzeneğine ulaştırılır. Oksijen burada hem proton hem de elektronlarla buluşur ve reaksiyona girerek su oluşturur. Bu redüksiyon yarı -hücre reaksiyonu da:

$\mathrm{4H}^+ + \mathrm{4e}^- + \mathrm{O}_2 \leftrightarrow \mathrm{2H}_2\mathrm{O}$

$E^o = 1.229 V$ _SHE

$\left ( 2 \right )$

şeklinde gösterilebilir.