پیل سوختی sofc_sc

صفحه 1:


صفحه 2:
دانشکده فني و مهندسي گروه مکانیک wide chaber (s7_svPr) ‏بيل سوختى‎ استاد راهنما : دکتر حسن حسن زاده ارایه دهنده: سعید نوفرستی 

صفحه 3:
فهرست پایین بودن راندمان تک محفظه ای ها نسبت به دو محفظه © مقدمه محدودیت اشتعال پذیری و انفجار مخلوط متان - هوا ‎OG‏ مزایای پیل های سوختی ‎ ‎(SOFC) 55 Ju els!) @‏ 8 اند مقایسه پیل های سوختی © اند يِه بيل سوختى اكسيد جامد دو محفظه اى و تك محفظه ای [ الکترولیت ‏الل اصول کاری 50506 ‎© ‏نمونه از ساختمان ييل ‎SOFC‏ 

صفحه 4:
Catatyst, Catalyst Electrical Current 

صفحه 5:
عمر طولاني تر نسبت به باتربهای ‎gu dy Cas SL le‏ متدا | یمه تداول ‎re res‏ ی( ‏امكا ‎ 

صفحه 6:
Interconne ‘anoae 9 Electroly. cath )۳۸۴0( ‏اسید فسفریک‎ (AFC) ts کربنات مذاب (۷۲00) اكسيد جامد ‎Interconne (SOFC)‏ متانولى ‎(DMEC)‏ تم Electrolyt cated (PFC) ‏يليمرى‎ e ont Air لت 1900620014 5 انواع بيل هاى سوختى او زیاد (۶/۰-۰/۲) | کم (۲/۰-۲۵/۰) طراحى صفحه اى زياد كم توان حجمی () كم زياد هزینه ی ساحت () 

صفحه 7:
بیش از ۲۰۰ كيلو وات نيروكاهى مقایسه ی پیل هاى سوختى آلى وسايل نقليه نيروكاهى كوجى بيش از يك مگا وات نیروگاهی کیلووات کاربردهای قابل حمل ۰ تا 1۴۰ تا ۲۰ کیلووات زیردریایی و فضایی 

صفحه 8:
مواد انتخابی و کاتالیزور ها فعال راندمان پایین به خاطر واکنش های انگلی خطر انفجار مخلوط سوخت و هوا عدم نياز به ابند ضد كاز پیچیده گی کمتر منیفولد گاز طرح های فشرده تر و اده تر مونتا و ساخت راحت تر پتانسیل عالی برای کوچک سازی واکنش های گرما زا برای حفظ دمای سلول شکل 1۰شماتیک های (الف) دو محفظه و (ب) 506تک محفظه. » => اب 

صفحه 9:
* اصل کار 50۴6 - 50 ها بر اساس تفاوت در فعالیت کاتالیزوری و گزینش پذیری مواد الکترود برای واکنش سوخت است. در حالت عملکرد تک محفظه, دو نوع واکنش کاتالیزوری انتظار می رود رخ دهد: (1) کاتالیز ناهمگن سوخت (اکسیداسیون جزئی) در آند (1.2) و (ب) الکتروکاتالیز انتخابی سوخت. اکسیداسیون سوخت در آند (3) و کاهش اکسیژن در کاتد (4): CH4+1/202 CO+21@ ٠ CH4+02 — CO+H2+H# « -CO+0-2 ~ CO2+@ ٠ -1/202+2e-7 06 ٠ 

صفحه 10:
* در کاتالیزور آند, اصلاح داخلی هیدروکربن از طریق اکسیداسیون جزئی کاتالیزوری انتخابی رخ می دهد (00). یک گاز سنتز متشکل از هیدروژن و مونوکسید كربن تشکیل می شود که به صورت الکتروشیمیایی با یون های اکسیژن در آند واکنش می دهد (0). گاز سنتز اضافی را می توان با اصلاح واکنش های متان استفاده نشده در واکنش با بخار آب و دی اکسید کرین تولید کرد (©,6©): OWF+LGO 2+91 6 ۰ 601۲۵۵08 ‏ب‎ 906 ٠. واكنش جابجايى كاز آب (6) 00 را به ,41 تبديل مى كند كه از نظر الكترو شيميايى راحت تر است. 9+00 90۳ = کاند نسبت به سوخت غیرفعال است وفقط باعث واکنش الکتروشیمیایی اکسیژن می شود (*4) اکسیداسیون جزئی انتخابی سوخت و واکنش های الکتروشیمیایی انتخابی در آند و کاند باعث ایجاد اختلاف غلظت اکسیژن بین دو الکترود.می شود. 

صفحه 11:
۶ برای الکترودهای انتخابی ایده آل» عملکرد یک ‎ub GO - GORO‏ مانند یک ‎alias 59 GORO‏ معمولی باشد. با این حال. سيستم هاى 60-9000 واقعى راندمان بايين ترى (-960) نشان مى دهند و انتخاب ناكافى مواد الكترود فعلى يكى از دلايل اصلى عملكرد يايين تر است. كاتد به طور کامل نسبت به سوخت بی اثر نیست و در آند هم» اکسیداسیون مستقیم سوخت واکنش غیر الکتروشیمیایی رخ می دهد(0-60)که می تواند به دلیل عملکرد در دماهای بالا باشد: وررهبومه وومبهورسن 6 وور,مهبومه ووورمبمره * علاوه بر اين» گاز سنتز تشکیل شده توسط اکسیداسیون جزنی سوخت نیز می تواند بر اساس واکنش های شیمیایی اکسید شود (6»00): 2۰09 000/۵09 » اين واکنشها صرفاً واکنشهای شیمیایی هستند که به تولید توان الکتریکی کمک نمی کنند معادلات باعث بازدهی ترمودینامیکی و جریان ‎es GO-GOPO Gah‏ 4 

صفحه 12:
مشکلات دیگر در حين كار سلول مربوط به رسوب کربن بر روی سطوح کانالیزور آند مطایق با واکتش (برای دماهای کمتر از 700 درجه سانتیگراد) :)11( و ترک متان (برای دماهای بالاتر از 500 درجه ساننیگراد) است (12) 02 260۰ CH4 £+2H2 ‏رسوب کربن تاثیر منفی بر عملکرد و پایداری بلند مدت سیستم دارد و برای‎ جلوگیری از تشکیل کربن توصیه می شود . به طور کلی, مخلوط متان-هوا بین 0.85 و2استفاده می شود«۳٩‏ 

صفحه 13:
* از آنجایی که مخلوط متان و هوا در دماهای بالا در 50۴6 - 50 استفاده می شود, دانستن محدودیت های انفجار و اشتعال پذیری چنین مخلوط هایی مفید است. غلظت گاز قابل احتراق در هوا (يا اکسیژن خالص) تعیین می کند که آیا خطر احتراق وجود دارد يا خیر. با کاهش غلظت سوخت. مخلوط گاز قابل احتراق ضعیف می شود و به حد اشتعال پذیری پایین خود (۱۳۱) می رسد. حد بالایی اشتعال پذیری (۴۱لا) با افزايیش غلظت سوخت به دست مى آيد. در اين ۴ لوط از نظر پسوخت بسیار ختی و از نظر اکسیژن دیا ۱۳ که احتراق را امکان پذیر نمی کند. ۰1۳۱ و ا]لا برای متان در هوا در دمای 25 درجه سانتیگراد و 1 اتمسفر به ترتیب 5 و 15 درصد حجمی است . برای غلظت متان بین ۱۴۱ و ا۳لا. مخلوط قابل اشتعال و انفجار است. محدودیت ‎basis, Seer oes mee es‏ 25 8 ‏مک‎ ۳ LFL(T) < ‏لا‎ )25*0(- 2-250 AH 

صفحه 14:
0.75 UFL(T) = UFL(25° C) + —=(T - 25°C) AH مخلوط متان - هوا مورد استفاده در 50۴6 - 56 با نسبت متان به اکسیژن, ۳۷ مشخص می شود که می تواند به فا نسبت ول بیان 0 شود _CHy 6 بحرلنی‌مربوط به حد اشتعا ی ذیرعپ ایین(۳۳۵۱۴۱) ‎(.RMX, UFLLY-LL 9‏ در دماعمعین‌را میتولن‌از (۲) ۴۱او (1) الا محاسبه کرد که با غلظنمتان‌در هوا مطابقت‌ارد برای‌هواعمصنوعیکه از اکسیژنو نیتروژن‌به نسبت: 4 تشکیل‌شده استا۱۴ ‎٩۳0۱‏ و ا۴لا ,8۳ را موتوازبه صورنویر بیان‌کرد: LFL(T) )100- LFL(T))/5 UFLT) (100-UFL(T))/5 Rix, p(T) = Rmnix,uFL(T) = ‘Methane (vot%) 

صفحه 15:
۳۱,۱۳۰ و ا]لا ‎٩۳۱۱۷‏ به عنولن‌تابعیاز دما در شکل‌ن رسیم شده است‌ن احیه بین‌دو خط مستقیم نشان‌دهنده منطقه اشتعا لپ ذیریاسنو در آن‌منطقه بايد در طوللآز مایشجتنابشود. 8 05 00 © 100 200 300 400 500 600 700 800 Temperature (°C) 

صفحه 16:
Solid Oxide Fuel Cell )4 )| وم )) وه Cla gl jlo A Stud Sy fod LEO (xGrxDeOD4ell) ‏لیستیمناسبانبساط حر ارتیمعقولمطابسا رلیجترین!-لکتر و‎ Sy SL) ‏پایدارشده بسا زیرکونیام!»/1 :۷9 وجود؛ با بايداريشيميايوو استحكام مكانيكى‎ ‏مناسبدر بینا_لکترولیت‌های‌جامد کنونی‌لستلما 60)ر| رسانندگییونی‌ضعیفی‌را در‎ ‏منظور لفزلیش‌رسانندگییونیاز لین‎ A ‏دماىميانىاز خود نشان‌می‌دهده همیندلیل‎ ‏نیز لستفاده می‌شود 0(: (0) و ۳) .یکی‌دیگر از مواد رليجوكه باه‎ tL ‏عنولنكاتد پیل‌سوختویسه صوراتگ‌سترده مورد بررسی‌قرار گرفته‎ ‎(LOOP )‏ ادا < و0650 قلست ‎ ‎ ‎ ‎ ‎ ‎ ‎ ‏اى اكسيزن و الكتروليت ‎ ‏هدايت الكترونها را از مدار خارجى به سمت كاتد ‎ ‎ ‎ ‎ 

صفحه 17:
Solid Oxide Fuel Cell ۱ ۰ ‏اناد سم مشترک برای سوعت والکترولیت‎ => Fuel ] ‏هدایت الکترونها از محل واکنش به سمت مدار خارجی‎ = ‏ار الک‎ مقايسه بين مواد آند مختلف مانند , 510 - 1( ‎SDC 45 ols gus, Pt, Ni, Pd‏ - 1211 داراى بالاترين فعاليت كاتاليزورى براى اكسيداسيون ضریب انبساط حرارتى هماه هماهنك با ساير اجزاء ى وحداقل واكنش يذيرى با الكتروليت واتصال دهنده) 

صفحه 18:
Solid Oxide Fuel Cell Fuel IO +2 ۱ انتقال یون های مشخص [ + جلوكيرى از عبور الكترون ها ا وظیفه ی جداسازی گاز [ ضخامت یکنواخت برای به حداقل رساندن تلفات اهمی موفق ترین ماده جهت ساخت الکترولیت پیل سوختی اکسید جامد زیرکونیای پایدار شده با ایتریا -۷۷18 ‎Stabilized zirconia (YSZ)‏ | 

صفحه 19:
و00۳ Inverter (Spe Exhaust <—