انرژی هیدروژن به طور عمده است اعمال شده به پیل های سوختی هیدروژنی برای وسایل نقلیه ، نیروگاه های پیل سوختی توزیع شده و نیروگاه های برق ثابت. تولید برق هیدروژنی می تواند برای حل مشکلات پیک برش شبکه و پر شدن دره ، اتصال پایدار شبکه های جدید انرژی و بهبود ثبات اتصال برق تولیدشده توسط منابع انرژی تجدیدپذیر ، امنیت و انعطاف پذیری سیستم قدرت و کاهش قابل توجه انتشار کربن در حال حاضر عمدتاً از فناوری تولید نیروی پیل سوختی هیدروژنی و فن آوری جدید تولید نیروی برق متصل به انرژی استفاده می شود. فناوری تولید نیروی پیل سوختی می تواند استفاده از زغال سنگ را کاهش دهد و انتشار CO2 و بازده تولید برق بالا است.

با توجه به انواع مختلف الکترولیت ها ، پیل های سوختی را می توان به پیل سوختی غشای تبادل پروتون (PEMFC) ، پیل سوختی اکسید جامد (SOFC) ، پیل سوختی کربنات مذاب (MCFC) ، پیل سوختی قلیایی (AFC) ، پیل سوختی اسید فسفریک (PAFC) تقسیم بندی کرد. ) ، و غیره. تمرکز فعلی بر فناوری PEMFC و فناوری SOFC است. عملکرد PEMFC می تواند در دمای پایین کار کند, سریع شروع کنید و هست مناسب برای زمینه حمل و نقل نرخ تبدیل انرژی SOFC بالا است ، در حالت جامد ، یک دستگاه تولید برق تمیز و کارآمد است ، به طور کلی برای منبع تغذیه متمرکز بزرگ ، تولید برق توزیع شده به عنوان یک نیروگاه ثابت استفاده می شود. دانشمندان داخلی یک سیستم تولید برق جدید با استفاده از پیل های سوختی SOFC در سال 2020 پیشنهاد کردند. از طریق تولید هیدروژن کارآمد و استفاده از آبشار حرارتی ، راندمان تولید برق سیستم می تواند به 61.2 درصد برسد. ماهیت تولید نیروی پیل سوختی واکنش REDOX است. PEMFC را به عنوان مثال در نظر بگیرید. ساختار آن به شرح زیر نشان داده شده است که شامل کانال جریان آند و کاتد ، لایه انتشار گاز ، غشای تبادل پروتون ، کاتالیزور و الکترود است.

پیل سوختی غشای تبادل پروتون

(1) هیدروژن وارد کانال جریان آند می شود و هیدروژن تحت تأثیر کاتالیزور به پروتون ها و الکترونهای هیدروژن تجزیه می شود

(2) الکترونها از طریق مدار خارجی جریان ایجاد می کنند و بار را از طریق الکترود تامین می کنند.

(3) پروتون های هیدروژن از طریق غشای تبادل پروتون وارد الکترولیت می شوند و سپس به کاتد می رسند و با اکسیژن که از لایه انتشار کاتد عبور می کند واکنش نشان می دهد و با تولید گرما ، آب تولید می کند.

(4) اکثر واکنش دهنده های کاتد با هوا تخلیه می شوند و قسمت کوچکی از طریق غشای مبادله در آند پخش می شود. بنابراین ، آب تنها خروجی از پیل سوختی است.