Home » විශේෂාංග » හයිඩ්‍රජන් වාහන තාක්‍ෂණය » හයිඩ්‍රජන් වාහන තාක්‍ෂණික විමසුම: ලිපි අංක 04

හයිඩ්‍රජන් වාහන තාක්‍ෂණික විමසුම: ලිපි අංක 04

විදුලිය නිපදවන රසායනික ක්‍රියාවලිය 

හයිඩ්‍රජන් තාක්‍ෂණයේ හදවත බඳු fuel cell එකෙහි ඉතිහාසය සහ විකාශනය පිළිබඳව අපි පසුගිය ලිපියෙන් අවධානය යොමු කළෙමු. අද ලිපියෙන් සාකච්ඡා කිරීමට බලාපොරොත්තු වන්නේ මෙහි අභ්‍යන්තර රසායනික ක්‍රියාවලිය සම්බන්ධවයි.

ප්‍රධාන වශයෙන්  fuel cell වර්ග 5ක් පමණ ඇති බව අපි පෙර ලිපියෙන් උගෙන ගතිමු. එහෙත්, මෙම වර්ග පහේම සිදුවන අභ්‍යන්තර රසායනික ක්‍රියාවලිය එකිනෙක හා බොහෝ දුරට සමානය.
fuel cell එකක් තුල සිදුවන හයිඩ්‍රජන් සහ ඔක්සිජන් ප්‍රතික්‍රියා කර විදුලිය නිපදවීමේ ක්‍රියාවලිය සඳහා අවශ්‍ය වන මුලිකම උපාංග 3 වන්නේ ඇනෝඩය (anode), කැතෝඩය (cathode), සහ විද්‍යුත් විච්ඡේදකය (electrolyte) යන ඒවායි. 

සමස්ත ක්‍රියාවලියේම සාර්ථකත්වය වෙනුවෙන් විද්‍යුත් විච්ඡේදකය සතුව එක් සුවිශේෂී ගුණයක් පිහිටිය යුතුය, එනම්, එය ඉලෙක්ට්‍රොන සන්නයනය නොකළ යුතු අතර ධන අයන හෝ සෘණ අයන යන දෙකින් එකක් පමණක් සන්නයනය කල යුතුය. එනම්  විද්‍යුත් විච්ඡේදකය ionic conductor එකක් මෙන්ම electronic insulator එකක් යන දෙකම විය යුතුය. යම් හෙයකින් මෙය ඉලෙක්ට්‍රොන සන්නයනය ආරම්භ කළහොත් සමස්ත ක්‍රියාවලියම බිඳ වැටේ. (පහත විස්තරය කියවන විට ඔබට එය පැහැදිලි වේවි)

හයිඩ්‍රජන් වායුව ඇනෝඩය වෙත යොමු කරන අතර එය ඇනෝඩදී ඔක්සිකරණය වී සෑම හයිඩ්‍රජන් අනුවකටම ඉලෙක්ට්‍රොන දෙකක් බැගින් මුක්ත කරයි.
                                                          H2 –> 2H+ + 2e
ඉලෙක්ට්‍රොඩ අතර ඇති ඉලෙක්ට්‍රොඩ විභව අන්තරය නිසා මෙම ඉලෙක්ට්‍රොන කැතෝඩය වෙත ආකර්ෂණය වෙයි. එහෙත්  ඇනෝඩය සහ  කැතෝඩය වෙන් කරන විද්‍යුත් විච්ඡේදකය ඉලෙක්ට්‍රොන සන්නයනය නොකරන බැවින් මෙම මුක්ත ඉලෙක්ට්‍රොන වලට විද්‍යුත් විච්ඡේදකය හරහා කැතෝඩය වෙත ගමන් කිරීමට නොහැකි වෙයි.

රූප සටහන් අංක 1 හි පෙන්වා ඇති පරිදි  ඇනෝඩය සහ  කැතෝඩය යා කරමින් බාහිර පරිපථයක් සම්බන්ධ කර ඇති අවස්ථාව සලකන්න. මෙම බාහිර පරිපථයේ ඇති වයර් ඉලෙක්ට්‍රොන සන්නයනය කරන බැවින් මෙසේ බාහිර පරිපථයක් සම්බන්ධ කල විට ඉලෙක්ට්‍රොන වලට කැතෝඩය වෙත යාමට මාර්ගයක් විවර වෙයි. එනම්, පරිපථය හරහා ඉලෙක්ට්‍රොන ධාරාවක් ගමන් කරයි. ගලා යන ඉලෙක්ට්‍රොන ප්‍රවාහයක් යනු විදුලි ධාරාවකි. එනම්,      බාහිර පරිපථය හරහා විදුලි ධාරාවක් ගමන් කරයි.

Schematic diagram of a Fuel Cell Stack

Schematic diagram of a Fuel Cell Stack
(Image source: www.wikipedia.org)

මෙලෙස බාහිර  පරිපථය හරහා කතෝඩය වෙත යන ඉලෙක්ට්‍රොන කතොඩයේදී ඔක්සිජන් අනු සමග සම්බන්ධ වී (ඔක්සිහරණය වී) ඔක්සිජන් අයන නිපදවයි.
                                                       O2 + 4e –> 2O2-
මෙම ප්‍රතික්‍රියා අනුව ඇනෝඩය අසල අයනත් කතෝඩය අසල අයනත් ඇතිවේ. ප්‍රතිවිරුද්ධ ආරෝපණ ඇති මෙම අයන එකිනෙක හා ආකර්ශනය වෙයි. විද්‍යුත් විච්ඡේදකය අයන සඳහා සන්නායකයකි. වාහන වල යොදා ගන්න fuel cell එකේ ඇති විද්‍යුත් විච්ඡේදකය හයිඩ්‍රජන් අයන සන්නයනය කරයි එබැවින් ඇනෝඩයේ සිට කැතෝඩය වෙත හයිඩ්‍රජන් අයන ගමන් කර එහි ඇති ඔක්සිජන් අයන සම්බන්ධ වී සුපිරිසිදු ජලය නිපදවයි.

  2H+ + O2- –> H2O
fuel cell එකක් තුල සිදුවන මෙම රසායනික ප්‍රතික්‍රියා වලින් විදුලිය නිපදවීමේදී  සෑදෙන්නේ සුපිරිසිදු ජලය පමණක් බව ඔබට දැන් පැහැදිලි ඇති. එබැවින් මෙය ඉතාම පරිසර හිතකාමී ශක්ති ජනන ක්‍රියාවලියකි.

මෙම ලිපියෙන් අප අවධානය යොමු කලේ පොදුවේ fule cell එකක සිදුවන රසායනික ක්‍රියාවලිය පිළිබඳවයි. හයිඩ්‍රජන් වාහන සඳහා යොදා ගන්න polymer exchange membrane fuel cell පිළිබඳව මීළඟ ලිපියෙන් අවධානය යොමු කරමු.

ඔබේ අදහස් කියන්න....
Author: vidulowin

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *