PEM ইলেক্ট্রোলাইজার ইলেকট্রন ফ্লো এবং ভোল্টেজ একক-সেলে এবং মাল্টিসেল সিরিজ (স্ট্যাক) কনফিগারেশনে

সবুজ হাইড্রোজেন উৎপাদনের জন্য প্রোটন এক্সচেঞ্জ মেমব্রেন (পিইএম) ওয়াটার ইলেক্ট্রোলাইজারের নকশা, কার্যকারিতা এবং মাপযোগ্যতা অপ্টিমাইজ করার জন্য ইলেকট্রন প্রবাহ এবং ভোল্টেজ সমষ্টির মৌলিক নীতিগুলি বোঝা গুরুত্বপূর্ণ। এই নিবন্ধটি ইলেক্ট্রোলাইটিক কারেন্ট পাথ এবং বৈদ্যুতিক আচরণের একটি পরিষ্কার, পদ্ধতিগত ভাঙ্গন প্রদান করে, যা একটি শিল্প-স্কেল, সিরিজ-সংযুক্ত স্ট্যাকের সাথে একটি একক মেমব্রেন ইলেক্ট্রোড অ্যাসেম্বলি (MEA) এর ক্রিয়াকলাপকে বিপরীত করে। অক্সিজেন বিবর্তন প্রতিক্রিয়া (OER) এর সময় অ্যানোডে মুক্ত হওয়া ইলেকট্রনগুলি কীভাবে একটি বাহ্যিক সার্কিট এবং বাইপোলার প্লেটের মাধ্যমে সঞ্চালিত হয় তা আমরা বর্ণনা করব-আয়ন নয়{5}}পরিবাহী PEM নিজেই-যখন প্রোটনগুলি হাইড্রোজেন বিবর্তনের জন্য ক্যাথোডে স্থানান্তরিত হয় (এইচইআর)। বিশ্লেষণটি স্পষ্টভাবে দেখাবে যে কীভাবে পৃথক কোষের ভোল্টেজগুলি, থার্মোডাইনামিক রিভার্সিবল ভোল্টেজ, গতিগত ওভারপোটেনশিয়াল এবং ওমিক ক্ষতি সমন্বিত, একটি স্ট্যাক কনফিগারেশনে রৈখিকভাবে যোগ করে, যেখানে বর্তমান ঘনত্ব স্থির থাকে। চার্জ ট্রান্সপোর্ট এবং সিরিজ সার্কিট্রির এই মূল ধারণাগুলি আয়ত্ত করা ইঞ্জিনিয়ার এবং ডেভেলপারদের জন্য অত্যাবশ্যক যারা স্ট্যাকের কার্যকারিতা বাড়াতে, নির্দিষ্ট শক্তি খরচ কমাতে এবং খরচ-কার্যকর, উচ্চ-বিশুদ্ধতা হাইড্রোজেন উৎপাদনের লক্ষ্য অর্জন করে।

• একটি একক PEM কোষে:

অ্যানোড (অক্সিজেন সাইড):

ইলেকট্রন মুক্তি পায়।

ক্যাথোড (হাইড্রোজেন সাইড):

ইলেক্ট্রন পথ:

অ্যানোড → এক্সটার্নাল সার্কিট → ক্যাথোড

এটা সোজা।

• মূল উপাদান হল বাইপোলার প্লেট।

একটি বাইপোলার প্লেটের দুটি মুখ রয়েছে:

একপাশে সেল N এর ক্যাথোড

অন্য দিকে সেল N+1 এর অ্যানোড

এবং এটি তাদের মধ্যে ইলেকট্রন পরিচালনা করে।

✔ সুতরাং একটি স্ট্যাকের ইলেকট্রন পথটি হয়ে যায়:

সেল 1 অ্যানোড থেকে ইলেকট্রন

→ বহিরাগত সার্কিট/বাইপোলার প্লেটের মধ্য দিয়ে প্রবাহিত হয়

→ সেল 2 অ্যানোডে প্রবেশ করে

→ সেল 2 ক্যাথোডে প্রবাহিত হয়

→ পরবর্তী বাইপোলার প্লেট

→ সেল 3 অ্যানোড

→ … ইত্যাদি

ইলেকট্রন ঝিল্লির মধ্য দিয়ে যায় না (PEM শুধুমাত্র H⁺ পরিবহন করে, e⁻ নয়)।

তাই ইলেকট্রন বাইপোলার প্লেট বরাবর সেল-কোষে-সরায়, ইলেক্ট্রোলাইটের মাধ্যমে নয়।

• হ্যাঁ।

একটি সিরিজ সংযোগে, ভোল্টেজগুলি রৈখিকভাবে যুক্ত হয়:

যদি প্রতিটি সেল 0.7 V এ কাজ করে, তাহলে একটি 3-কোষ স্ট্যাক হল:

বাস্তব সিস্টেমে আপনি ক্ষতি যোগ করেন (ওমিক, অতিরিক্ত সম্ভাবনা, যোগাযোগ প্রতিরোধ), তবে নীতিটি রয়ে গেছে:

মোট স্ট্যাক ভোল্টেজ ≈ (কোষের সংখ্যা) × (একক-সেল ভোল্টেজ)

• হ্যাঁ।

একটি সিরিজ সার্কিটে:

বর্তমান প্রতিটি কোষের মাধ্যমে অভিন্ন, এবং এটি দুর্বলতম কর্মক্ষমতা সহ কোষ দ্বারা নির্ধারিত হয়।

তাই:

• ভোল্টেজ যোগ করে
• বর্তমান একই থাকে

সিরিজে সংযুক্ত ব্যাটারির মতো।

একটি PEM ইলেক্ট্রোলাইজার স্ট্যাকে, একটি কোষের ক্যাথোড থেকে ইলেকট্রনগুলি বাইপোলার প্লেটের মাধ্যমে পরবর্তী কোষের অ্যানোডে প্রবাহিত হয়। সমস্ত কক্ষের ভোল্টেজ যোগ হয়, যখন স্ট্যাক কারেন্ট প্রতিটি পৃথক কক্ষের কারেন্টের মতোই থাকে।

এখনই যোগাযোগ করুন