Cell danwydd

Dyfais sy'n trawsnewid yr egni cemegol o danwydd i drydan yw cell danwydd. Mae'r adwaith rhydocs rhwng yr asiant ocsidio (fel arfer ocsigen) a'r asiant rhydwytho (y mwyaf cyffredin yw hydrogen) yn gyfrifol am gynhyrchu egni. Er taw hydrogen yw'r tanwydd mwyaf cyffredin, gallai tanwyddau eraill gael eu defnyddio, er enghraifft methanol, ethanol neu asid fformig.

Cell danwydd

Math	galvanic cell
Dyddiad darganfod	1842
Ffeiliau perthnasol ar Gomin Wicimedia

Model o gell danwydd methanol. Yn y canol, gellir gweld ciwb o gelloedd tanwydd cysylltiedig mewn cyfres.

Gwnaeth y Cymro, William Robert Grove o Abertawe, y gell danwydd gyntaf erioed ym 1839 wedi i'r egwyddor gael ei darganfod gan y gwyddonydd Almaeneg, Christian Friedrich Schönbein, y flwyddyn cynt.

Cell danwydd hydrogen

Darlun syml o gell danwydd hydrogen, sydd yn dangos sut mae'r cerrynt yn llifo o ganlyniad yr hanner adweithiau ar y electrodau. Portreadir y bilen electrolyt polymer yng nghanol y darlun gan blwch llwyd.

Cell danwydd hydrogen yw'r enw sy'n cael ei roi i gell danwydd sy'n defnyddio hydrogen ac ocsigen ac sy'n cynhyrchu dŵr fel yr unig wastraff. Mae cell danwydd hydrogen yn adnabyddus am ei fod yn cael ei defnyddio mewn cerbyd trydan cell danwydd (Saesneg: Fuel Cell Electric Vehicles). Yn y math hwn o gell danwydd, mae hydrogen yn cael ei ocsidio ar yr anod, dros gatalydd platinwm nano-gronyn, yn ôl yr hanner adwaith canlynol (mae'r E° islaw yn cael ei mesur yn erbyn yr Electrod hydrogen safonol) (Yn adnabod fel yr hydrogen oxidation reaction (HOR) yn Saesneg):

H₂ → 2H⁺ + 2e⁻ E°_red = 0 V

Ar y catod, hefyd dros gatalydd nano-gronyn platinwm, mae ocsigen yn cael ei rydwytho yn ôl yr adwaith (Yn adnabod fel yr oxygen reduction reaction (ORR) yn Saesneg):

O₂ + 4e^– + 4H⁺ → 2H₂O E°_red = 1.23 V

Mae'r ddau hanner adwaith yn ymuno i greu'r adwaith cyfan:

2H₂ + O₂ → 2H₂O E°_cell = 1.23 V

Yn dilyn y darlun gyferbyn, mae'r electronau a gynhyrchir ar y anod yn gorfodi i symud trwy cylched allanol ac wedyn maen nhw'n adweithio gyda ocsigen ar y catod. Mae'r electronau yn pweru dyfeisiau cysylltiedig. Mae'r protonau, hefyd a gynhyrchir ar y anod, yn gallu symud rhwng y ddau electrodau gan defnyddio'r bilen electrolyt polymer (sef Nafion). Felly, mae'r bilen electrolyt polymer yn gwneud dau beth. Mae hi'n cwblhau'r cylched gan gadael protonau trwyddi (mae gwefr positif yn symud un ffordd yn gyfartal i wefr negatif yn symud y llall). Hefyd mae hi'n rhwystro'r llif electron trwyddi rhag gwneud cylched fer.

Gall cell danwydd hydrogen ddefnyddio ocsigen o'r aer amgylchol, ond mae'n rhaid i'r hydrogen fod yn bur iawn er mwyn iddo beidio â gwenwyno'r catalydd ar yr anod. Hefyd, oherwydd ei ddwysedd ynni isel, mae'n rhaid i hydrogen gael ei gywasgu er mwyn ei gadw mewn cerbyd. Mae'r rhain yn rhai o'r problemau sydd yn wynebu celloedd tanwydd hydrogen ac yn eu rhwystro rhag cael eu derbyn yn fasnachol.

Gweler hefyd

• Batri lithiwm-ion