Institut Lluís Companys de Tordera
Quart d’ESO, primer i segon de Batxillerat

Un vehicle d’hidrogen és un automòbil que utilitza hidrogen H2 com a font primària de potència per a la locomoció. Aquests cotxes utilitzen generalment l’hidrogen mitjançant un d’aquests dos mètodes: Combustió o pila de combustible.  En la conversió de pila de combustible, l’hidrogen es converteix en electricitat a través de piles de combustible que mouen motors elèctrics. Transforma energia química en energia elèctrica. El subproducte principal de l’hidrogen consumit és aigua.

Parts
Elèctrodes (ànode, on es redueix l’H2 i càtode, on reacciona H+ i O2)
Electròlit (separa els gasos, permet el pas de ions H+ al càtode i separa els e-)
Plaques bipolars (que separen les cel•les, “condueixen” els gasos i evacuen l’H2O)

Primer s’ha de connectar la cel•la a una pila o a l’electricitat o utilitzar plaques solars per tal de fer la reacció redox no espontània que converteix l’aigua en hidrogen gas i oxigen gas, és a dir, l’electròlisi de l’aigua:
H2O (l) → H2 (g) + ½ O2 (g)
Posteriorment la cel•la funciona com a pila de combustible (desconnectada de l’electricitat) i donant la reacció redox espontània:

Les reaccions que tenen lloc són:

• ÀNODE (OXIDACIÓ) H2 (g) → 2H+ +2e-
• CÀTODE (REDUCCIÓ) O2 (g) + 4H+ + 4e- → 2H2O(l)
• REACCIÓ GLOBAL H2 (g) + 1/2 O2 (g) → H2O(l)

Funcionament
En el costat de l’ànode, l’hidrogen que arriba es dissocia en protons i electrons.
Els protons són conduits a través de la membrana polimèrica al càtode, però els electrons estan forçats a viatjar per un circuit extern (produint energia) ja que la membrana està aïllada elèctricament.
En el catalitzador del càtode, les molècules d’oxigen reaccionen amb els electrons (conduits a través del circuit extern) i protons per formar aigua.
L’únic residu es vapor d’aigua o aigua líquida.