In een brandstofcel wordt de OCV bepaald door het verschil in elektrochemische potentiaal tussen de brandstofelektrode (anode) en de oxidatiemiddelelektrode (kathode). De chemische reacties die bij deze elektroden plaatsvinden, genereren een stroom elektronen, waardoor een potentiaalverschil ontstaat.
De OCV wordt voornamelijk beïnvloed door de volgende factoren:
1. Thermodynamische eigenschappen van reactanten: De OCV is direct evenredig met het verschil in de Gibbs-vrije energieverandering (AG) van de brandstof en het oxidatiemiddel die betrokken zijn bij de elektrochemische reacties. Hogere ΔG-waarden resulteren in een grotere OCV.
2. Temperatuur: OCV neemt over het algemeen toe met de temperatuur. Naarmate de temperatuur stijgt, verbetert de reactiekinetiek, wat leidt tot hogere elektrochemische activiteit en verhoogde OCV.
3. Brandstof- en oxidatiemiddelconcentraties: De OCV wordt beïnvloed door de concentraties van de brandstof en het oxidatiemiddel die aan de cel worden geleverd. Hogere concentraties leiden doorgaans tot een hogere OCV.
4. Electrodematerialen en katalysatoractiviteit: De keuze van de elektrodematerialen en de efficiëntie van de gebruikte katalysator kunnen de OCV beïnvloeden. Efficiëntere katalysatoren maken snellere elektrochemische reacties en hogere OCV mogelijk.
5. Druk: Bij bepaalde typen brandstofcellen, zoals Proton Exchange Membrane Fuel Cells (PEMFC's), kan een verhoging van de druk de OCV verbeteren als gevolg van verbeterde gasdiffusie en verminderde beperkingen van het massatransport.
Het is belangrijk op te merken dat de OCV een ideale spanningsreferentie biedt voor de prestaties van brandstofcellen. In praktische toepassingen is de uitgangsspanning van een brandstofcel tijdens bedrijf lager dan de OCV vanwege verschillende verliezen en inefficiënties, zoals activeringsverliezen, ohmse verliezen en concentratieverliezen.
Het begrijpen en beheersen van de OCV is essentieel bij het ontwerp, de optimalisatie en de prestatie-evaluatie van brandstofcellen. Het dient als maatstaf voor het beoordelen van de efficiëntie en het potentiële vermogen van de cel onder specifieke bedrijfsomstandigheden.
