Kurināmā elementu pamatprincipi un attīstība
Degvielas elements ir enerģijas pārveidošanas ierīce. Tā pamatā ir elektroķīmijas princips, tas ir, primārā akumulatora darbības princips. Degvielā un oksidētājā uzkrātā ķīmiskā enerģija izotermiski tiek pārveidota par elektrisko enerģiju, un faktiskais process ir redoksreakcija. Degvielas šūna galvenokārt sastāv no četrām daļām, proti, anoda, katoda, elektrolīta un ārējās shēmas. Degvielas gāzi un oksidējošo gāzi attiecīgi ievada no degvielas elementa anoda un katoda. Degvielas gāze izstaro elektronus uz anoda, un elektroni caur ārēju ķēdi tiek novadīti uz katodu un apvienoti ar oksidējošo gāzi, veidojot jonus. Elektriskā lauka iedarbībā joni caur elektrolītu migrē uz anodu, reaģē ar degvielas gāzi, veido cilpu un rada elektrisko strāvu. Tajā pašā laikā degvielas šūna rada noteiktu daudzumu siltuma, pateicoties tā paša elektroķīmiskajai reakcijai un akumulatora iekšējai pretestībai. Baterijas katodi papildus elektronu vadīšanai darbojas arī kā redoksreakcijas katalizators. Ja degviela ir ogļūdeņradis, anodam ir nepieciešama augstāka katalītiskā aktivitāte. Anodi un katodi parasti ir poraini, lai atvieglotu reakcijas gāzu pāreju un produkta izplūdi. Elektrolīts veic jonu pārnešanu un degvielas un oksidējošās gāzes atdalīšanu. Lai bloķētu abu gāzu sajaukšanos, tiek izraisīts akumulatora iekšējais īssavienojums, un elektrolītam parasti ir blīva struktūra.