Электрохимическое устройство, которое преобразует химическую энергию водорода в электрическую, называется топливным элементом. Это устройство работает по принципу обратного электролиза, то есть использует химическую реакцию для производства электричества.

Чтобы понять, как работает топливный элемент, давайте рассмотрим его основные компоненты и процесс:

1. Анод: На аноде происходит окисление водорода. Водородные молекулы распадаются на протоны и электроны.
2. Катод: На катоде происходит восстановление кислорода. Кислород соединяется с протонами, поступающими через электролит, и электронами, проходящими через внешнюю цепь, образуя воду.
3. Электролит: Электролит позволяет протонам перемещаться от анода к катоду, но блокирует движение электронов, заставляя их проходить через внешнюю цепь, создавая электрический ток.

Процесс в топливном элементе можно описать следующим образом:

• Водород подается к аноду, где он распадается на протоны и электроны.
• Электроны проходят через внешнюю цепь, создавая электрический ток, который можно использовать для питания электрических устройств.
• Протоны проходят через электролит к катоду.
• На катоде кислород соединяется с протонами и электронами, образуя воду.

Таким образом, топливный элемент преобразует химическую энергию водорода непосредственно в электрическую энергию, при этом единственным побочным продуктом является вода.