วัสดุชะล้างต่ำสำหรับเซลล์เชื้อเพลิง

ในเซลล์เชื้อเพลิง ไฮโดรเจนที่ประกอบเป็นเชื้อเพลิงนั้นถูกจ่ายจากภายนอก และพลังงานไฟฟ้าที่ได้รับจากการทำให้ไฮโดรเจนนี้ทำปฏิกิริยาทางเคมีไฟฟ้ากับออกซิเจนในชั้นบรรยากาศจะถูกดึงออกมาในรูปของพลังงานไฟฟ้า
โดยหลักการแล้ว เซลล์เชื้อเพลิงสร้างพลังงานโดยการย้อนกระบวนการอิเล็กโทรลิซิสของน้ำ เมื่ออะตอมของไฮโดรเจนสัมผัสกับขั้วเชื้อเพลิง (ขั้วลบ) จะปล่อยอิเล็กตรอนและกลายเป็นไฮโดรเจนไอออน อิเล็กตรอนที่ปล่อยออกมาจะไหลไปยังอิเล็กโทรดอากาศ (อิเล็กโทรดบวก) ทำให้เกิดกระแสไฟฟ้า ในขณะเดียวกัน ไฮโดรเจนไอออนที่เกิดขึ้นที่อิเล็กโทรดเชื้อเพลิงจะดำเนินการผ่านอิเล็กโทรไลต์เพื่อนำอิเล็กตรอนกลับมาที่อิเล็กโทรดอากาศโดยรวมตัวกับออกซิเจนเพื่อสร้างน้ำ

ดูเพิ่มเติมที่: สำนักงานทรัพยากรธรรมชาติและพลังงาน กระทรวงเศรษฐกิจ การค้า และอุตสาหกรรมของญี่ปุ่น

ส่วนของเซลล์เชื้อเพลิงที่สร้างพลังงานไฟฟ้าเรียกว่าสแต็ก

​สแต็กประกอบด้วยเซลล์หลายเซลล์ โดยวางซ้อนกันเป็นชั้นๆ แต่ละเซลล์มีตัวแยกที่ให้เส้นทางการไหลของไฮโดรเจนและออกซิเจน และชุดประกอบอิเล็กโทรดเมมเบรน (MEA) ซึ่งประกอบด้วยชั้นตัวเร่งปฏิกิริยา ชั้นอิเล็กโทรไลต์ ชั้นการแพร่กระจายของก๊าซ และโครงสร้างการปิดผนึก​​​​​

ดูเพิ่มเติมที่: สำนักงานทรัพยากรธรรมชาติและพลังงาน กระทรวงเศรษฐกิจ การค้า และอุตสาหกรรมของญี่ปุ่น

เซลล์เชื้อเพลิงอาจแบ่งได้เป็นสี่ประเภท โดยแต่ละประเภทมีลักษณะพฤติกรรมในด้านต่างๆ เช่น ประสิทธิภาพการผลิตไฟฟ้าและอุณหภูมิในการทำงาน โดยขึ้นอยู่กับประเภทของอิเล็กโทรไลต์ที่ใช้

การประยุกต์ใช้เซลล์เชื้อเพลิงอาจแบ่งออกได้เป็น 2 ประเภท ได้แก่ รถยนต์และรถยนต์อยู่กับที่
ความคิดริเริ่มเพื่อส่งเสริมการนำเซลล์เชื้อเพลิงมาใช้กำลังได้รับการติดตามอย่างแข็งขันทั้งจากรัฐบาลและภาคเอกชน และปัจจุบันอาจเป็นช่วงเวลาชี้ขาดที่กำหนดว่าเซลล์เชื้อเพลิงจะได้รับความนิยมอย่างมากในอนาคตหรือไม่

ตามที่ระบุไว้ข้างต้น เซลล์เชื้อเพลิงใช้ไฮโดรเจนและออกซิเจนเพื่อผลิตพลังงานไฟฟ้า
ด้วยเหตุนี้ สแต็คเซลล์เชื้อเพลิงโดยทั่วไปจึงถูกล้อมรอบด้วยส่วนประกอบรอบข้างต่างๆ รวมถึงท่อ ท่อ ตัวเชื่อมต่อ และเครื่องมือต่างๆ เช่น ปั๊มและคอมเพรสเซอร์ที่ใช้วัฏจักรไฮโดรเจนซึ่งจะขนส่งอากาศปริมาณมากไปยังสแต็ก

เนื่องจากการมีอยู่ของไอออนส่วนเกินอาจขัดขวางการถ่ายโอนอิเล็กตรอนและก่อให้เกิดความเสี่ยงต่อการทำงานผิดพลาด ส่วนประกอบรอบข้างเหล่านี้จึงต้องทำจากวัสดุที่มี การชะของไอออนต่ำ​

ข้อกำหนดเพิ่มเติมคือวัสดุต้อง ทนต่อการไฮโดรไลซิสที่อุณหภูมิสูง เพื่อหลีกเลี่ยงปัญหาที่เกี่ยวข้องกับการไฮโดรไลซิสหรือการย่อยสลายเนื่องจากความร้อนเนื่องจากน้ำและความร้อนที่ผลิตเป็นผลพลอยได้จากการผลิตกระแสไฟฟ้า