صفحه 1:
صفحه 2:
مقدمه
آمروزه. نقش انرژیهای نو و تجدیدپذیر در تولید انرژی الکتریکی بر کسی پوشیده نیست. در کنار
آنرژیهای خورشیدی, بادی. زمین گرمایی و زیستتوده» انرژی حاصل از پیل سوختی نیز اهمیت
فراوانی پیدا کرده است.
سل های سوختی. یکی از اين سوخت های جایگزین برای سوخت های فسیلی هستند. اين نوع از
سوخت ها به خودی خود می توانند هیچ گونه آلایندگی را به دنبال نداشته باشند. به علاوه بازدهی
آن ها نسبت به موتورهای احتراق داخلی می تواند به شکل چشم گیری بالاتر باشد.
صفحه 3:
پیل سوختی چیست؟
پیل سوختی دستگاهی است که از طریق یک واکنش شیمیایی برق تولید میکند. همه
پیلهای سوختی دو قطب الکتریکی (الکترود) به نام آند و کاتد دارند. در واقع. واکنشهای
شیمیایی در اين الکترودها صورت میگیرد و منجر به تولید الکتریسیته میشود. علاوه بر
اين. هر پیل سوختی الکترولیت و کانالیست نیز دلرد؛ نقش الکترولیت جابهجایی ذرات
باردار بین الکترودها است. در حالی که کاتالیست سرعت واکنشها را در الکترودها افزایش
میدهد.
با اینکه هیدروژن سوخت اصلی ورودی پیل محسوب میشود. برای شکل گرفتن واکنش.
به اکسیژن نیز نیاز است. یکی از بزرگترین جذابیتهای پیل سوختی اين است كه
الکتریسیته با کمترین میزان آلودگی تولید میشود. در وقع؛ بیشترین میزان از اکسیژن و
هیدروژن ورودی به he در نهایت به شکل یک محصول فرعی بیخطرء یعنی آب. ترکیب
خارج میشود. عملاء هر پیل سوختی مقدار خیلی کمی جریان مستقیم برق تولید میکند
و به همین دلیل تعداد زیادی پیل در دستههای بزرگی که پشته يا استک 512610)
نامیده میشوند برای تولید برق مورد استفاده قرار میگیرند.
صفحه 4:
علیرغم اینکه پیل سوختی از فناوریهای نوین محسوب میشود. اما بیش از ۱۵۰ سال موضوع آشنایی
برلی پژهشگران بوده است. ویلیام رابرت گروو (۵۳۵۷6) 6۵۵6۵۲6 js William سال ۱۸۳۸ «پیل
گرووک را ساخت که الکترودهای پلاتینی غوطهور در سولفات روی داشت و ۱۲ آمپر جریان با ولتاژ ۱۲
ولت تولید میکرد. پیش از این نیزه ویلیام نیکلسون (۸۷۱6۵150۲0 ۷۷[1۱13۳0) و آنتونی کارلیسل
(©0311151 ۵۳۱۲۱۵۳۷) فرایند استفاده از برق را برای جداسازی اکسیژن و هیدروژن شرح داده
بودند. اما به گفته خود گروو, «ترکیب گازها برای تولید برق گامی بسیار دورتر از آنچه تا آن زمان پیموده
بودند به نظر میرسید:»
كريستين شوباين (10أ© 561810 (Christian دوست گروو که مکاتبات وی را نیز لنجام مىداد.
به همراه كرووء نظریه شیمیایی را مورد بحث قرار دادند و پاگندروف نیز نظریه برخورد را مورد بررسی قرار
داد تا در نهایت بخشهایی از عملکرد و تئوری واکاوی شد. گروو با استفاده از نتایج این تحقیقات شاهکار
خود را به اتمام رساند و اولین پیل سوختی را ساخت که هباتری گازی» نام گر
فردریش ولیهلم اوستوالد (05//310 ۷۷۱۱۵۱۴0 ۳۲۱6۵۲:6) یکی از بنیانگذاران شیمیفیزیک,
درک زیادی از نحوه عملکرد پیلهای سوختی فراهم کرد. در سال ۱۸۹۲ او به صورت تجربی ارتباط
اجزای مختلف پیل را تشریح کرد: الکترودهاءالکترولیت. عوامل اکسیداسیون و کاهش, آنیونها و
کاتونها. در واقع لوستوالد در امتداد حرفه و تخصص خود که شرح ارتباط خولص فیزیکی و واکنشهای
شیمیایی بود. معمای باتری گازی گروو را حل کرد. توضیحات او در مورد اصول شیمی نهفته در پیل
سوختی, زمینه را برای کار محققان بعدی روی پیل سوختی فراهم کرد.
صفحه 5:
بيل سوختى جكونه کار میکند؟ ۱
هدف از ساخت بيل سوختى توليد جريان برق به كونهاى است كه با جريان خروجی از پیل Stee
بتوان يك موتور الكتريكى را راداندازى و يا جراغى روشن كرد. به دليل ماهيت عملكردى
الكتريسيته. جريان توليدى در ييل سوختى در نهايت به آن باز مىكردد تا يك مدار را كامل كند.
در وقع. این واکنشهای شیمیایی هستند که جریان را تولید میکنند ولصل عملکرد پیل سوختی
را شکل میدهند.
نواع مختلفی پیل سوختی وجود دارد که تا حدی متفاوت از یکدیگر عمل میکنند. اما به طور
کلی. اتمهای هیدروژن به آند پیل وارد و در آنجا در یک واکنش شیمیایی یونیزه شده و دارای بار
مثبت میشوند. جریانالکترونهای جدا شده از هیدروژن» جریان داخل سیم را شکل میدهد.اگر
جريان متناوب (480) نياز باشد. جريان مستقيم خروجى از پیل وارد دستگاه به ام انورترمیشود
تا به جريان متناوب مطلوب تبدیل شود.
صفحه 6:
Jw سوختی چگونه کار میکند؟
صفحه 7:
در پیل سوختی, اکسیژن به کاتد وارد شده و در بعضی انواع پیل سوختی در آنجا با الکترونهایی که
از مدار بر میگردند و یونهای هیدروژن که از طریق الکترولیت از آند عبور کردهاند. واکنش میدهد.
درلنواع دیگره اکسیژن به همراه الکترونها از الکترولیت گذشته و در آند با یون هیدروژن واکنش
میدهد.
الکترولیت نقشی کلیدی در پیل سوختی ایفا میکند. زیرا باید به یونهای مشخصی اجازه عبور بین
کاتد و آند را بدهد. اگر الکترونهای آزاد یا ذرات دیگر بتوانند از الکترولیت عبور کنند. واکنش
شیمیایی را دچار اختلال خواهند کرد.
ترکیب هیدروژن و اکسیژن چه در آند اتفاق بیفتد و چه در کاتده ماحصل آن آب خواهد بود که از
پیل خارج میشود. میتوان گفت تا وقتی که ورودی اکسیژن و هیدروژن پیل تأمین شود. برق نیز
تولید خواهد شد.
مزیت دیگر پیل سوختی در مقایسه با دیگر منابع این است که پیل سوختی به صورت شیمیایی برق
تولید میکند و نه با واکنش احتراق؛ بنابراین محدودیتهای قوانین ترمودینامیکی مانند محدودیت
کارنو را ندارد و در نتیجه. پیل سوختی در استخولج انرژی از یک سوخت. بهینهتر و کارآمدتر عمل
میکند. علاوه بر اين» حرارت اتلافی پیل را نیز میتوان کنترل و از آن برای افزايش کارایی سیستم
استفاده کرد.
صفحه 8:
اما چرا نمیتوان پیل سوختی را به راحتی تهیه کرد؟ ۱
با اینکه تشریح طرز کار پیل سوختی دشوار نیست. اما ساخت یک پیل سوختي کمهزینه. کارآمد و
قابل اطمینان کار بسیار دشواری است.
محققان و مخترعان برای دستیابی به کارآمدی بیشتره مدلهای مختلفی از پیل را طراحی کردهاند که
جزئیات فنی هر کدام متفاوت از دیگری لست. در ساخت پیل. مسئلهای که بیشترین محدودیت را
برای سازندگان ایجاد میکند. انتخاب الکترولیت است. برای مثال. طراحی الکترودها و انتخاب مواد
سازنده آنها به الکترولیت بستگی دارد. امروزه انواع الکترولیتهای متداول عبارتند از: آلکالی» کربنات
مذاب. اسید فسفریک. غشاء تبادل پروتون (۳/۷1) و اکسید جامد. سه نوع اول الکترولیت مایع دارند
و دو مدل آخر الکترولیت جامد.
نوع پیل سوختی به الکترولیت آن بستگی دارد. بعضی از پیلها به هیدروژن خالص نیاز دارند. بنابراين
به دستگاهها یا قطعات اضافهای نیز برای خالص کردن سوخت احتیاج خواهند داشت. مانند تبدیلگر
(86۲0۲۲06۲) یا بهساز سوخت. انواع دیگر پیل. ناخالصی را میپذیرند. اما باید دمای کاری آنها
بالاتر باشد تا کارآمدی خود را حفظ کنند.
هر گونهای از پیل سوختی مزایا و معایبی دارد» اما هنوز هیچ کدام به اندازهای بهصرفه
نیست تا جایگزین مدلهای سنتی تأمین انرژی مانند یرو گاههای هستهای با فسیلی
شود.
صفحه 9:
انواع مختلف پیلهای سوختی
در پیل سوختی آلکلی از اکسیژن و هیدروژن متراکم برای سوخت و از هیدروکسید پتاسیم (66014)
در آب به عنوان الکترولیت استفاده میشود. بازده آن تقریباً ۷۰ درصد و دمای کاریاش ۱۵۰ تا ۳۰۰
درجه سانتیگراد است. همچنین, توان خروجی این نوع پیل سوختی در بازه ۳۰۰ وات تا ۵ کیلووات
است. از این نوع پیل در فضاپیمای آپولو برای تأمین برق و آب آشامیدنی همزمان پا آن انتفاده شد.
اين نوع از یل به هیدروژن خالص نیاز داد الکترودهای آن از جنس پلاتین و كران قيمت هستند و
مانند هر مخزن سیال دیگری امکان نشتی دارد.
صفحه 10:
پیل سوختی کربنات مذاب ()۷)2۳) از ترکیبات نمک مانند سدیم یا منیزیم در دمای بالا به
عنولن الکترولیت استفاده میکند. بازده آن از ۶۰ تا ۸۰ درصد متفیر است و دمای کاری آن در حدود
۶۵۰ درجه سانتیگراد است. تاکنون واحدهایی از این نوع با ظرفیت بیش از ۲ مگاوات ساخته شدهاند
و طراحی واحدهایی با ظرفیت ۱۰۰ مگاوات نیز موجود است. دمای بالای کاری در این پیلهاء آسیب
ناشی از مونوکسید کربن را محدود میکند و همچنین گرمای اتلاقی میتواند برای تولید
بازیابی شود. الکترود-کاتالیستهای این نوع پیل سوختی که از جنس نیکل است» به نسبت
الکترودهای پلاتینی نوع قبلی. قیمت بالایی ندارد؛ اما دمای کاری بالاء انتخاب مواد الکترود و
کاربردهای ایمن آن را محدود میکند (به طور مثال, این دمای کاری برای استفادههای خانگی بسیار
بالا و غیرایمن است).
پیل سوختی
صفحه 11:
پیل سوختی اسید فسفوریک (۳۵۳) نیز به طریق مشابه از اسید فسفریک به عنوان الکترولیت
استفاده میکند. بازدهی این نوع پیل در حدود ۴۰ تا ۶۰ درصد بوده و دمای کاری آن بین ۱۵۰ تا ۲۰۰
درجه سانتیگراد است. توان پیلهای سوختی موجود از اين نوع تا ۲۰۰ کیلووات است. اما توان
واحدهایی تا ۱۱ مگاوات نیز آزمایش شده است. پیلهای سوختی اسید فسفوریک غلظت کربن
مونوگسید را تا ۱۵ درصد میپذیرند که این باعث میشود گستره انتخاب سوخت برای آن گستردهتر
باشد. با اين حال, اگر گازوئیل به عنوان سوخت مورد استفاده قرار گیرد. باید سولفور آن زدوده شود. این
نوع پیل به الکترود-کاتالیست پلائینی نیاز دارد و علاوه بر آن, قطعات داخلی نیز باید نسبت به محیط
اسیدی خورنده مقاوم باشند.
پیلهای سوختى
صفحه 12:
پیل سوختی با غشاء تبادل پروتون (/۴۶۱) با الکترولیت پلیمری کار میکند که در قالب یک
صفحه نازک و نفوذپذیر درآمده است. بازده آن ۴۰ تا ۵۰ درصد. دمای کاریاش حدود ۸۰ درجه
سانتی گراد و توان خروجی آن معمولاً بین ۵۰ تا ۲۵۰ کیلووات است. الکترولیت جامد و انعطافپذیر
این سلولها نشتی نداشته و ترک نمیخورد. گرچه دمای پایین کاری. پیلهای ۳/۷ را برای
کاربردهای خانگی و درون خودرو مناسب کرده است. اما سوخت آنها باید تصفیه و خالس شده و دو
الکترود پلاتینی در هر دو طرف غشاء قرار گیرد که خود. هزینه ساخت آن را افزایش میدهد.
صفحه 13:
پیلهای اکسید جامد (560۴) از نوعی کسید فلز به عنوان الکترولیت بهره میبرند که ترکیبی
سرامیکی و سخت است. بازده این پیلها در حدود ۶۰ درصد و دمای کاری آنها تقریباً ۱۰۰۰ درجه
سانتیگراد است که این دمای بالا کاربری آنها را محدود میکند. خروجی این پیلها تا ۱۰۰ کیلوولت
گزارش شده است. در چنین دمای بالیی به تبدیلگر یا بهساز برای جداسازی هیدروژن نیازی نیست و
گرمای اتلافی نیز میتواند بری تولید برق بیشتر بازیابی و استفاده شود.
صفحه 14:
یکی دیگر از انواع پیل سوختی» نوع میکروهی آن است. اين نوع ييل يك مخزن ذخيره باكترى
دارد که با تجزیه قند یا سایر مواد ارگانیک و حتی فاضلاب توسط باکتریها برق تولید میکند. نکته
مهم در این نوع پیل. تأمین مواد ارگانیک به روشی قابل اطمینان است. زیرا در صورت عدم رسیدن به
موقع غذاء باکتریها از بین میروند.
صفحه 15:
واکنشها در پیل سوختی
برلی درک بهتر عملکرد پیل سوختی بهتر است با واکنشهای اساسی و برخی اصطلاحات در شیمی
آشنا شویم. در یک پیل سوختی, واکنش احتراق هیدروژن در واقع به دو نیمواکنش الکتروشیمیایی
تقسیم میشود:
Hy 2 2H* +26
n+ 2H + 2e = HO
در معادله اول. چون الکترونها توسط واکنش آزاد میشوند. اکسایش رخ داده است و در معادله
دوم چون الکترونها در معادله مصرف میشوند. کاهش رخ داده است.
همچنین. آند به الکترودی گفته میشود که در آن اکسایش اتفاق بیفتد یا در حالت کلیتر
الکترون از آن خارج شود. کاتد نیز به الکترودی گفته میشود که واکتش کاهش در آن رخ دهد و
در واقع الکترون به آن وارد شود.
صفحه 16:
طراحی و محاسبات کلی پیل سوختی
به طور خلاصه. در طراحی پیل سوختی با استفاده از اصول ترمودینامیکی: وانین نرست. گیبس و...
چگالی جریان و تعداد الکترونهای لازم محاسبه شده و سپس با در نظر گرفتن قیود از پیش تعیین
شده. به طور مثال در انتخاب نوع الکترولیت محاسبات مربوط به اندازه. دما و... قابل انجام است. در
اینجا به طور خلاصه به برخی روابط کلی مربوط به محاسبات طراحی پیل سوختی اشاره میکنیم.
ولتاژ
cage GAs as (Nernst equation) cui; doles در محاسبات مربوط به پیل سوختی ایفا
میکنده در حالت کلی به شکل زير است:
که در آن» ] ولتاژ باز گشتپذیر ۲ ابت فارادی» ۲ دماء ٩ ثابت گازهاء 0 تعداد
الکترونها و 2 ضریب فعالیت اجزاست.
صفحه 17:
بازده پیل سوختی ۱
بازده واقعى بيل سوختى همواره بايد كمتر از بازده ترمودینامیکی آن باشد. دو دلیل اصلی برای این
مسئله. افت ولتاژ و اتلاف مربوط به سوخت است. بازده واقعی پیل به صورت زير محاسبه مىشود:
€real = Ethermo * Evoltage * Efuel
بازده ترمودینامیکی پیل؛ يعنى 110 11©61110086116]ع در واقع نشان میدهد که حتی در
شرایط ایدهآل چه میزان از آنتالبی موجود در سوخت میتواند به کار تبدیل شود.
بازده ولتاژ 6 01]89 66۷ 01]20 8۷ اتلاف مربوط به اثرات بازگشتناپذیری انرژی جنبشی
را نشان میدهد. این اتلفها در نمودار جریان-ولتاژ پیل قابل مشاهده و از طریق رابطه زیر قابل
محاسبه است:
2
صفحه 18:
که در آن. ۷ ولتاژ کاری پیل و ع ولتاژبازگشتپذیر ترمودینامیکی آن است.
بازده سوخت بیان میکند که همه سوخت وارد شده به پیل در واکنش الکتروشیمیایی شرکت
نمیکند و مقداری از آن ممکن است در واکنشهای حاشیهای وارد شود. این بازده از طریق رابطه زیر قابل
محاسیه استه
رد _
صفحه 19:
جریان
بايد توجه داشت که در محاسبات پیل سوختی. چگالی جریان اهمیت بیشتری نسبت به خود جریان
دارد. اغلب نمودارهای مربوط به عملکرد پیل نیز بر مبنای چگالی جریان رسم میشوند. چگالی جریان
را غالبا با ژ نشان داده و از رابطه زیر محاسبه میکنند:
که در آن. آنشان دهنده جریان و ۸ سطح مقطع است. واحد چگالی جریان آمپر بر سانتیمتر مربع
cen! A/CM2) اما میتوان برحسب مول بر سانتیمتر مربع (۲0۵۱/6۲2) نیز آن نشان داد.
نمونهای از نمودار ولتاژ سلول برحسب چگالی جریان در زیر آورده شده است.
صفحه 20:
مزايا
مزاياى بيلهاى سوختى بطور كلى عبارتاند از: بيل سوختى آلودكى ناشى از سوزاندان سوختهاى فسيلى را حذف نموده و تنها
محصول جانبى آن آب مىباشد.
در صورتی که هیدروژن مصرفی حاصل از الكتروليز آب باشد نشر كازهاى كلخانه اى به صفر مىرسد.
به دليل وابسته نبودن به سوختهاى فسيلى متداول نظير بنزين و نفت, وابستكى اقتصادى كشورهاى نابايدار اقتصادى را حذف مىكند.
از سوختها تجديد بذير استفاده شده وعامل كرمايش زمين را حذف BS ge
با تصب بيلهاى سوختى نيروكاهى كوجك. شبكه غيرمتمركز نيرو كسترده مى كردد.
بيل هاى سوختى راندمان بالاترى نسبت به سوختهاى فسيلى متداول نظير نفت و بنزين دارد.
هيدروزن در هر مكانى از آب و برق توليد مى كردد؛ لذا بتانسيل توليد سوخت, غيرمتمركز خواهد شد.
اكثر بيلهاى سوختى در مقايسه با موتورهاى متداول يسيار بى صدا هستدد.
قال كرما از بيلهاى هما بابين بسيار كم مىباشد لذا آنها بای کاربردهای نظامی مناسب خواهد شد.
زمان عملكرد آنها از باتريهاى متداول بسيار طولانى تر است. فقط با دو برابر نمودن سوخت مصرفى مىتوان زمان عملكرد را دو براير
انمود وانيازى به دو برابر كردن خود بيل نمىباشد.
سوختكيرى مجدد بيلهاى سوختى به راحتى امكان بذير مىباشد و هيجكونه اثرات حافظداى بر جاى نمىكقارد.
بعلت عدم وجود اجزاى متحرك نكهدارى از آنها بسيار ساده مىباشد.
تصب و بهرهبردارى از بيلهاى سوختى بسيار ساده و مقرون به صرفه مىباشد.
بيلهاى سوختى مدولار مىباشند يعنى براحتى توان توليدى از آنها قابل افزايش مىباشد.
اين مولدها قابليت توليد هوزمان برق و حرارت را دارند.
مکان استفاده از سوختهاى تجديديذير و سوختهای فسیلی پاک در آنها وجود دارد.
ابه ميكروتوربينها متصل مى كردند.
بيل سوختى به تغيير بار الكتريكى باسخ مىدهد.
پیل سوختی امکان تولید برق مستقیم با کیفیت بالا را دار
دانسيته تيروى بالا دارد.
ميزان بازدهى آنها نسبت به سلولهاى ديكر بيشتر است.
صفحه 21:
معایب
به مواد بیشتر و فرایندهای سریعتری نسبت به دیگر پیلها نیاز دارد
*ممکن است در مدت طولانی کاره گرما مشکلائی چون ناسازگاری عناصر و افت انرژی را موجب شود.
*در صورت استفاده از سوخت ناخالص. کار و گرمای بیش از حد موجب رسوب کربن و در نهایت
مسمومیت پیل میگردد.
Ful Ga
صفحه 22:
زمینههای مختلف استفاده از پیلهای سوختی
1 ,حمل ونقل (خودروهای سواری و وسایط نقلیه عمومی): چند نمونهاتوبوس هیدروژنی تولید شرکت بالارد از سال
۷ در ویسلر کاندا مورد استفاده قرار كرفتهاند. اولين مدل تجاری خودرو پیل سوختی توسط هیوندای در سال
۲۰۱۵ به بزار عرضه شدهاست. سایر شرکتهای عمده خودروسازی نیز نخستین مدلهای خودرو هیدروژنی خود را در
سالهای ۲۰۱۶ و ۲۰۱۷ به بازار عرضه خواهند کرد.
۲نیروگاهها (نیروگاههای متمرکز و غیرمتمرکز اعم از خانگی: نجاری. صنعتی):پیلهای سوختی به دلیل آرام و بی صدا
بودن برای تولید برق محلهای گزینه خوبی محسوب میشود. به علاوه کاهش نیاز یه گسترش شبکه توزیع برق, از
گرمای تولیدی از اين نیروگاهها میتوان برای گرمایش و تولید بخار آب استفاده نمود.
۲ وسایل الکترونیکی قابل حمل (تلفنهای همراه.رایانههای شخصی و ..)
۴صنایع نظامی: پیلهای سوختی که در دمای پایین کار میکنند در تانكهاء زرديوش و خودروهای نظامی استفاده
میشوند. نداشتن قطعه متحرک در اين نوع پیلهای سوختی باعث کاهش صدا شده و به دلیل کارکرد در حرارت
پایین ردیابی آنها مشکل تر از خودروهایی با موتور درون سوز میباشد.
صفحه 23:
زمینههای مختلف استفاده از پیلهای سوختی
صفحه 24:
زمینههای مختلف استفاده از پیلهای سوختی
یک شرکت تولید انرژی با همکاری شرکت تویوتا بزرگترین پیل سوختی هیدروژنی را به منظور استفاده
در کشتیها تولید میکند.
صفحه 25:
به گزارش گروه ینالملل مانء لین تولید این محصول در سال ۲۰۲۳ بر روی یک کشتی به تمایش در میآید و از سال ۲۰۲۴ تولید
انبوه آن آغاز خواهد شد.
21681 [8 6۵63۳" مدیرعامل شرکت انرژی 600۲/5 در این زمینهمیگوید:فتوری سلول سوخت هیدروزنی که بدون هرگونه
آلودکی زیستی و صوتی است در حال حاضر بهمرحلذ بلوغ رسيده و خوشحاليم که شرکت تويوتا نيز در خط مقدم تولید و توسعه این
محصول بهترین شریک ما محسوب میشود.
وى گفت: استقبال از سوخت هیدروژنی برای کاربردهای دریایی به سرعت در حال رشد است و با توجه به کاهش هزینهها در تولید
پیلهای سوختی گرایش به سمت و سوی تولید اين انرژی نیز روز به روز بیشتر می؛
وی گفت: کرین زدابی براساس قانون ۱1460۲۰۲۰ اجتناب ناپذیر است و ما با همکاری شرکت
هيدروزن نقش اصلى را در باكسازى محيط زيست و اقتصادى بودن نوع سوخت بازی خواهد کرد
وى كفت: براى اجراى اين بروزه شركتهاى زيادى از جمله شركاى نروزى ۳00 مالکان کشتی ۱10۳166 و
LMG Marin. NCE Maritime CleanTech (25 (ob cs, Wilhelmsen و موسسه ت
دانشگاه جنوب شرقی نروژ (/115) همکاری خواهند کرد.
وشن
بودجة این پروژه حدود ۶.۳ میلیون دلار است که از سوی آزانس دولتی نوآوری نروژ پرداخت شده و به زودی کارهای اجرایی آن آغاز
میشو
Toyota Motor Europe ,» Fuel Cell «,,° »» "Thiebault Paquet" نیز در ادامهگشت:بهمنظلوراجرای
هرچه بهترپوژهگرهتجاری |6061 Fuel در بروكسل با حضور تمامى شركاى مطرح جهانى تشكيل شده تا نسب به رلدحلهاى
سلول سوخت هيدروزنى به منظور كاربردهاى دريابى فعاليتهاى خود را آغاز كنيم. اين بروزه تقش مهمى در توسعة سوخت هيدروزن
و جلوكيرى از الودكى محيط زيست دربايى خواهد داشت
صفحه 26:
واحد کل ری که جرا
صفحه 27:
بروزترین روش تولید پیل سوختی
در حال حاضر. پیلهای سوختی, شبیه به خودروها تولید میشوند؛ یعنی قطعات مختلف آنها به صورت
دنه ساخته و سیتن روی هم اسیل میشوند تا یک پیل سوختی تولید شود: لین روند توليدة
مراحل بسیار زیادی دارد و در عين هزینه بالای آن. زمان بسیار زیادی صرف تولید آن میشود. گروه
تحقيقاتى تاميسون با استفاه از فرایند پیشرفته میکروفابریکیشن, نسل جدید پیلهای سوختی را توليد
میکند. در اين فرلیند به جای تولید جداگانه پیل سوختی, آنها به صورت لایه لایه ساخته میشوند.
روشی که هم|کنون برای ساخت ابزارهاى ميكروالكترونيك مورد ستفاده قار میگیرد. پژوهشگران
دانشگاه میشیگان امیدوارند با استفاده از این فناوری ارزان قیمت و همچنین استفاده از مواد ارزانتر.
قیمت پیلهای سوختی را از ۱۰ هزار دار رای هر کیلووات به ۱۰۰۰ دلاربرسانند
صفحه 28:
مقایسه پیل سوختی و باتری
اساس عملکرد پیل سوختی و باتری مشابه است. با اين حال تفاوتهایی وجود دارد که در جدول زیر
مشاهده میکنید:
پل سوختی. باتری (کلونیک)
سيستم باز هیستم بسته
آند وكاتد كاز هستند كه در سطح كاتاليست يلاتينيوم با هم در تعاسراند. آند وكاتد قازى هستند.
واكنشكرها به مقدار زياد وجود دارند و نياز به شار نيست. واکشگرها داخلی هستند و نیز به شا مجدد وجود دارد.
صفحه 29:
مقايسه بيل سوختى و موتور احتراق dnternal Combustion Engine) dete
بيل سوختى و موتور احتراق داخلى از جهاتى شبيه به هماند. هر دو از سوختی سرشار از هیدروژن
استفاده میکنند. هردو از هوای فشرده به عنوان اكستده مستفادة مىنمايند. در نهايت هر دو به سيستم
خنكسازى نياز دارند. تفاوتهاى اين دو سيستم در ادامه آمده استه
جيل سوختى .موتور احتراق داخلى
خروحى الكتريسيته ات خروجى آن كار مكانيكى است,
موخت و اكسنده به روش الكتروشيميايى تركيب م شوند. موخت و اكسنده طى فرايتده سوختن تركيب مىشوند.
تقربيا هيج نوع الودكى توليد نیشود ميزان زيادى الاينده توليد مرشود.
صفحه 30:
بازدهتبدیل متانول به هیدروژن
بازده محنوای انرژی هیدروژن به برق
بازدهتبدیل الکتریسیتهبه کر مکانیکی
بازده تهاب
ده پیل سوختی هیدروژن
+5 درصد
7
۸۰ درصد
۰ درصد
۳۷ درد
ایسه بازده تولید توان
قناورى مورد نظر
پیل سوختی
باتری الکتریکی
موتور دیزلی
بازده سیستم
۲ درصد
۷۶ درصد
۰ درصد
صفحه 31:
یک پیل سوختی از این جهت که طی یک فرایند الکتروشیمیایی برق تولید میکند. به باتری شبیه است.
هر دو در نتیجه یک واکنش شیمیایی به همراه گرماه برق تولید میکنند. با این حال در باتری یک مدار
بسته وجود دارد که لنرژی را در خود ذخیره میکند. هنگامی که این انرژی محدود شود. باید با استفاده از
جریان الکتریسیته خارجی باتری شارژ شود. شارژ باتری با طی یک مسیر شیمیایی (عکس واکنش تولید
برق) صورت میگیرد.
به صورت مشابه. پیل سوختی از مخزنی ز انرژی شیمیایی برای تولید برق استفاده میکند و تا زمانی که
سیلندر هیدروژن و منبع اکسیژن ( معمولا هوا) به اتمام نرسیده باشد. کار میکند. هیدروژن به عنوان
سوخت در نظر گرفته میشود. گرچه در پیل سوختی هیچ گونه واکنش سوختنی صورت نمیگیرد. در
فریندی متفاوت از سوختن و با بازده بالاتر. اكسايش (0(6|6/20)الکتروشیمیایی هیدروژن برای
تولید برق صورت میپذیرد. در طول فرایند اکسایش, اتمهای هیدروژن با اتمهای اکسیژن برای تولید آب
واکنش میدهند؛ در نتیجه الکترونها آزلد میشوند و از طریق مدار خارجی جریان میيابند.
پیلهای سوختی از نظر اندازه میتوانند از یک باتری کوچک با ظرفیت چند وات تا یک نیروگاه عظیم چند
مگاواتی باشند. اساس طراحی تمام پیلهای سوختی شامل دو الکترود (آند و کاتد) است. که با یک
الکترولیت جامد یا مایع جدا میشوند. در اين الکترولیت؛ ذرات باردار بین آند و کاند جابهجا میشوند. غالبا
برای تسریع واکنش از کانالیست استفاده میشود. طبقهبندی پیل سوختی بر اساس نوع الکترود آن انجام
میشود. البته هر کدام از اين الکترولیتها برای کاربرد ویژهلی مناسب است.
صفحه 32:
OXYGEN
7
7