پروژه آماده ارائه پیل سوختی

اختصاصی از سورنا فایل پروژه آماده ارائه پیل سوختی دانلود با لینک مستقیم و پر سرعت .

پیل سوختی***27صفحه همراه با فایل پاور پوینت

بخشی از این تحقیق:

فهرست

مقدمه........................................................................3

تاریخچه.............................................................................4

شناخت کلی پیل سوختی.........................................................6

طرز کار پیل سوختی.............................................................7

اتصال سری سلول­ها به یکدیگر...............................................8 انواع پیل سوختی................................................................9

پیل سوختی غشاء پلیمری....................................................12

روش عملکرد غشاء پلیمری.................................................12

شرایط عملکرد غشاء پلیمری................................................13

الکترولایزر......................................................................14

تانک هیدروژن..................................................................15

خودروهای الکتریکی پیل سوختی.........................................18

نتیجه گیری و چشم انداز....................................................18

مقدمه

انرژی از دیرباز به عنوان موتور محرک جوامع بشری شناخته شده است و با پیشرفت بشر بر اهمیت و تأثیرگذاری آن در زندگی بشر افزوده شده است.

عمل تبدیل انرژی شیمیایی موجود در هیدروژن به انرژی الکتریکی توسط دستگاهی به نام پیل سوختی انجام می‌پذیرد. در واقع اهمیت فناوری پیل سوختی در یک سیستم انرژی بر پایه هیدروژن است . به منظور دستیابی به این نوع انرژی ، ایجاد زنجیره‌ای از زیر ساختارها لازم است. این زیر ساختارها در حوزه‌های مختلف تولید، ذخیره، انتقال و عرضه هیدروژن در کنار فناوری‌های مصرف هیدروژن (پیل سوختی) می‌باشد.

درحال حاضر با توجه به بحران انرژی، محدودیت سوخت های فسیلی و مشکلات ناشیاز آلودگی های سوخت های فسیلی، استفاده از منابع جدید انرژی بیش از پیشمورد توجه قرار گرفته است، در همین راستا دیدگاه نوینی برای استفاده ازهیدروژن با توجه به خصوصیات منحصر به فرد آن ایجاد شده است. از جمله خصوصیات هیدروژن می توان به فراوانی، انتشار بسیار ناچیز آلاینده ها، برگشتپذیر بودن چرخه تولید آن و کاهش اثرات گلخانه ای اشاره نمود.کاربردهیدروژن به عنوان سوخت موجب کاهش آلاینده های  زیست محیطی و حذف اکسیدهای گوگرد و اکسیدهای کربن ناشی از احتراق سوخت های فسیلی می گردد. عوامل فوقسبب شده است تا خودروهای پیل سوختی مورد توجه قرار گیرند. این فناوری ازجهت عدم تولید آلاینده هایی مانند اکسیدهای نیتروژن، مونوکسید کربن وهیدروکربن های نسوخته، بی همتاست.هدف از انجام این پروژه جمع آوری مطالبی کامل از انواع پیل های سوختی و کاربرد های انها در صنعت می باشد تا شاید قدمی کوچک برای گسترش بیشتر این تکنولوژی در کشورمان باشد.

دانلود مقاله پیل سوختی

اختصاصی از سورنا فایل دانلود مقاله پیل سوختی دانلود با لینک مستقیم و پر سرعت .

تعداد صفحات : 64 صفحه      -     

قالب بندی : word       

چکیده

امروزه برای تولید انرژی الکتریکی که در خانه ها و وسایل نقلیه استفاده می شود ناگزیر به استفاده از تکنولوژی های جدید برای صرفه جویی بیشتر در انرژی هستیم.یکی از روشهای تولید انرژی که امروزه مورد توجه قرار گرفته است استفاده از   fuel cell  یا پیل سوختی است که از جهات بازده بیشتر برای تولید انرژی:آلودگی کمتر محیط زیست وعمر طولانی که دارند:بسیار مطلوبتر ازسایروسایل  تبدیل انرژی مثل توربین گازی:موتور بنزینی وباتری هستند. پیل سوختی را میتوان وسیله ای دوستدار محیط زیست نامید  :چرا که باتوجه به واکنشی که در آن روی میدهد: تنها چیزی که از خود به جای می گذارد آب است( وقتی که سوخت آن هیدروژن باشد).اگر چه هیدروژن خالص یک سوخت عالی برای پیل سوختی است : اما تهیه :ذخیره سازی وتوزیع چنین سوختی به عنوان یک مسئله مطرح می شود. به عنوان یک راه حل عملی : پیشنهادمیشود:هیدروژنی که در پیل سوختی به کار می رود از واکنش رفرمینگ سوختهای در دسترس  مثل متانول :گاز طبیعی :بنزین وگازوئیل تهیه شود.رفرمینگ بخار  (SR) : اکسیداسیون جزئی (POX)  ورفرمینگ   Auto  thermal (ATR) سه فرایند اصلی رفرمینگ برای تولید هیدروژن هستند.

یکی از مسایل مهمی که در پیل سوختی وجود دارد :خلوص هیدروژن  است . حتی مقدارکمیCO در داخل هیدروژن (مثلا"بیشتر از 10ppm  ) شدیدا" باعث تخریب کاتالیست موجود در پیل سوختی  می شود. یکی  از روشهایی که می توان به وسیلهء آن  COای که در گاز سنتزی ریفرمر تولید می شود را از بین برد :واکنش WGS است که با تبدیل CO به CO2 و H2 به خلوص بیشتر هیدروژن کمک می کند . واکنش WGS به صورت زیر انجام می شود:

CO2  +   H2O               CO    +   H2   

از طرفی واکنش WGS بازگشت پذیر و گرماده است که هر دوی این موارد  نامطلوب است . چون در دمای بالا واکنش  به سمت تولید CO بر می گردد.به همین دلیل راکتورهای پر شدهء قدیمی که برای این واکنش در نظر گرفته می شوند: بسیار بزرگ وسنگین بودند. گونهء جدیدی از راکتورها که برای این منظور به کار می روند : راکتورهای  با غشای سرامیکی هستند که می توانند میزان انجام واکنش را تا حد زیادی افزایش دهند ومحصول CO2 و H2 را به صورت جداگانه  تحویل می دهند.

با توجه به واکنش WGS: برای پیشرفت واکنش به سمت تولید CO2 و H2می توان  COرا به صورتی پیوسته از محیط واکنش خارج کرد:به عبارت دیگر می توان CO2 را بوسیلهء نوعی جاذب که در محیط واکنش قرار می گیرد: جذب کرد ودر نتیجه واکنش به سمت تولید بیشتر  CO2وH2 پیش می رود و در واقع درجه ء تبدیل CO بهCO2 افزایش می یابد.بدین منظور طرحهایی بررسی شده است که در زیر به آنها اشاره می کنیم :طرح 1  جذب افزایشی WGS در راکتور پر شده وطرح 2 : شامل جذب افزایشیWGS در راکتور غشایی.در طرح 1جاذب  CO2( hydrotalcite)را با کاتالیست واکنش   WGS( Cu/Zno ) در یک بستر پرشده مخلوط کرده و اجازه   داده ایم تا عملیات انجام شود.در طرح 2 راکتور غشایی  که غشا آن از نوع سل ژل است و  نسبت به CO2و H2  انتخابگری دارد استفاده شد.جاذبی که برای جداسازی  CO2 به کار میرود :در قسمت تراوای غشا قرار می گیرد.بنابراین هر دو محصول واکنش می توانند به وسیلهء غشا جدا شوند .در ضمن جذب   CO2در قسمت تراوا می تواند درصد خلوص  H2 را نیزافزایش دهد.

Hydrotalcite   یک ماده جاذب خوب با بازگشت پذیری زیاد CO2   است که طبق آزمایشات انجام شده حتی بخار آب روی بازگشت پذیری آن تاثیری ندارد.فرمول شیمیایی آن به وسیلهء   XRDکه روی آن انجام  شد.

Mg0.645Al0.355(OH)2(CO3)0.178   0.105 (H2O) بدست آمد.

بنابراین وجود غشا در راکتور غشائی از مخلوط شدن واکنشگرها با محصولات واکنش جلوگیری می‌کند و همچنین وجود جاذب Hydrotalcite باعث افزایش جذب دی اکسید کربن و در نتیجه افزایش درصد خلوص هیدروژن می‌شود.

مقدمه

امروزه برای تولید انرژی الکتریکی که در خانه‌ها و وسایل نقلیه استفاده می‌شود، ناگزیر به استفاده از تکنولوژیهای جدید برای صرفه‌جویی بیشتر در انرژی هستیم. یکی از روشهای تولید انرژی که امروزه مورد توجه قرار گرفته است استفاده از fuel cell یا پیل سوختی است. پیل سوختی یک وسیله تبدیل انرژی شیمیایی به انرژی الکتریکی است.

یک پیل سوختی هیدروژن و اکسیژن را تبدیل به آب کرده و در طی این پروسه الکتریسیته تولید می‌کند. یکی از وسیله‌هایی که تا حد زیادی شبیه به پیل سوختی عمل می‌کند، باتری است. اما یک باتری با مصرف مواد شیمیایی ذخیره شده  درونی‌اش و تبدیل آنها به انرژی الکتریکی سرانجام از بین رفته و تمام می‌شود و باید دور انداخته شود و یا دوباره شارژ شود.در یک پیل سوختی مواد شیمیایی دائماً درون سل‌های آن جریان دارد, بنابراین مادامی که جریان مواد شیمیایی درون سلها ادامه دارد , Fuel cell از کار نمی‌افتد و جریان الکتریسته ایجاد می‌کند.

پیلهای سوختی از جهات بازده بیشتر برای تولید انرژی ، آلودگی کمتر محیط زیست و عمر طولانی‌ای که دارند بسیار مطلوب‌تر از سایر وسایل تبدیل انرژی مثل توربین گازی، موتور‌بنزینی و باتری هستند. پیل سوختی را می‌توان وسیله‌ای دوست‌دار محیط زیست نامید چرا که با توجه به واکنشی که در آن روی می‌دهد تنها چیزی که از خود به جای می‌گذارد آّب است (وقتی که سوخت آن هیدروژن است).

فرآیند شیمیایی که در پیل سوختی روی می‌دهد به صورت زیر است:

                      : آند

                 : کاتد

                           : واکنش کلی

این واکنش‌ روی کاتالیست انجام می‌شود تا واکنش هیدروژن و اکسیژن تسهیل گردد. این کاتالیست معمولا از پودر پلاتین که به صورت خیلی نازک روی ورقه‌ای از کربن پوشیده شده ساخته می‌شود سطح کاتالیست باید زبر و متخلخل باشد تا حداکثر سطح تماس را برای ما ایجاد کند.

اکسیژنی که در یک پیل سوختی بکار می‌رود به راحتی از هوا تأمین می‌شود اما اگر چه هیدروژن خالص یک سوخت عالی برای پیل سوختی است اما تهیه ذخیره سازی و توزیع چنین سوختی به عنوان یک مسئله مطرح می‌شود .

به عنوان یک راه‌ حل عملی، پیشنهاد می‌شود ، هیدروژنی که در پیل سوختی به کار می‌رود از واکنش رفرمینگ سوختهای در دسترس مثل متانول، گاز طبیعی، بنزین و گازوئیل تهیه شود.

رفرمنیگ بخار (SR) ، اکسیداسیون جزئی (POX) و رفرمینگAuto Thermal(ATR) به فرایند اصلی رفرمینگ برای تولید هیدروژن هستند. در SR بخار با هیدروکربن روی کاتالیست واکنش داده و  را تولید می‌کند. این واکنش بسیار گرماگیر است و در دمای  همراه با تولید مقدار زیادی گرما انجام می شود. رفرمینگ ATR  هر دو واکنش بالا را با هم انجام می‌دهد و خوراک آن مخلوطی از هیدروکربن، آب و هواست که همزمان با هم وارد راکتور می‌شوند. واکنش SR گرمایی که در واکنش POX تولید می‌شود را مصرف می‌کند به طوریکه واکنش کلی کمی گرما زا است.

تحقیق در مورد پیل سوختی

اختصاصی از سورنا فایل تحقیق در مورد پیل سوختی دانلود با لینک مستقیم و پر سرعت .

لینک پرداخت و دانلود *پایین مطلب*

فرمت فایل:Word (قابل ویرایش و آماده پرینت)

تعداد صفحه45

فهرست مطالب

• تاریخچه پیل سوختی
• پیل سوختی چیست؟
• مشخصات عمومی پیل های سوختی یا فیولسل ها
• نقش الکترولیت در پیل سوختی
• انواع پیلهای سوختی کدامند؟
• مزایای پیل سوختی چیست؟
• چه سوختهایی می‎توانند در پیلهای سوختی بکار روند؟
• کاربردهای پیل سوختی چیست؟
• قیمت پیلهای سوختی چقدر است؟
• آیا می‎توان از پیلهای سوختی برای انرژی مصرفی منازل استفاده نمود؟
• روشهای تولید پیل سوختی
• سوخت تازه برای پیل های سوختی
• ساخت پیل سوختی با نیروی باکتری
• کاربردهای پیل سوختی نیروگاهی
• یکی دیگر از انگیزه های وسوه برانگیز بکارگیری پیل سوختی
• "هیدروژن 3 اوپل" دونده دو ماراتن، قهرمان مسابقات رالی
• سکوئل جنرال موتورز
• فناوری های مصرف هیدروژن - پیل سوختی Hydrogen & fuel cell
• بهبود کارایی پیل‌های سوختی با الکترولیت‌های پلیمری
• تأمین انرژی پیل های سوختی مبتنی
• هیدروژن, سوخت مصرفی پیل ها
• روشهای تهیه هیدروژن
• پیل سوختی اسید فسفوریک (PAFN)
• کاربرد های پیل های سوختی اسید فسفریک
• کاربردهای پیل های سوختی درکشورهای مختلف
• نخستین‎‎ خودروهای‎ پیل‎ سوختی‎در ایران
• نانو بیوتکنولوژی
• نحوه تولید برق در پیل سوختی
• کاربردهای پیل سوختی فضایی
• پیل سوختی به جای باتری

تاریخچه پیل سوختی

اگر چه پیل‌سوختی به تازگی به عنوان یکی از راهکارهای تولید انرژی الکتریکی مطرح شده است ولی تاریخچه آن به قرن نوزدهم و کار دانشمند انگلیسی سرویلیام گرو بر می‌گردد. او اولین پیل‌سوختی را در سال 1839 با سرمشق گرفتن از واکنش الکترولیز آب، طی واکنش معکوس و در حضور کاتالیست پلاتین ساخت.

   

William grove

واژه "پیل‌سوختی" در سال 1889 توسط لودویک مند و چارلز لنجر به کار گرفته شد. آنها نوعی پیل‌سوختی که هوا و سوخت ذغال‌سنگ را مصرف می‌کرد، ساختند. تلاش‌های متعددی در اوایل قرن بیستم در جهت توسعه پیل‌سوختی انجام شد که به دلیل عدم درک علمی مسئله هیچ یک موفقیت آمیز نبود. علاقه به استفاده از پیل سوختی با کشف سوخت‌های فسیلی ارزان و رواج موتورهای بخار کمرنگ گردید.

فصلی دیگر از تاریخچه تحقیقات پیل‌سوختی توسط فرانسیس بیکن از دانشگاه کمبریج انجام شد. او در سال 1932 بر روی ماشین ساخته شده توسط مند و لنجر اصلاحات بسیاری انجام داد. این اصلاحات شامل جایگزینی کاتالیست گرانقیمت پلاتین با نیکل و همچنین استفاده از هیدروکسیدپتاسیم قلیایی به جای اسید سولفوریک به دلیل مزیت عدم خورندگی آن می‌باشد. این اختراع که اولین پیل‌سوختی قلیایی بود، “Bacon Cell” نامیده شد. او 27 سال تحقیقات خود را ادامه داد تا توانست یک پیل‌سوختی کامل وکارا ارائه نماید. بیکون در سال 1959 پیل‌سوختی با توان 5 کیلووات را تولید نمود که می‌توانست نیروی محرکه یک دستگاه جوشکاری را تامین نماید.

تحقیقات جدید در این عرصه از اوایل دهه 60 میلادی با اوج گیری فعالیت‌های مربوط به تسخیر فضا توسط انسان آغاز شد. مرکز تحقیقات ناسا در پی تامین نیرو جهت پروازهای فضایی با سرنشین بود. ناسا پس از رد گزینه‌های موجود نظیر باتری (به علت سنگینی)، انرژی خورشیدی(به علت گران بودن) و انرژی هسته‌ای (به علت ریسک بالا) پیل‌سوختی را انتخاب نمود.

تحقیقات در این زمینه به ساخت پیل‌سوختی پلیمری توسط شرکت جنرال الکتریک منجر شد. ایالات متحده فن‌آوری پیل سوختی را در برنامه فضایی Gemini استفاده نمود که اولین کاربرد تجاری پیل‌سوختی بود.

پیل سوختی چیست؟

پیل سوختی مانند یک باطری کار می کند اما بر خلاف باطری مادامی که به آن سوخت رسانده شود، از کار نمی افتد و به شارژ مجدد احتیاج ندارد و انرژی را بصورت الکتریسیته و گرما تولید خواهد کرد.پیلهای سوختی ابزارهای الکتروشیمیایی هستند که انرژی شیمیایی یک واکنش را مستقیما به انرژی الکتریکی تبدیل میکنند . ساختار فیزیکی و بنیادی یا مصالح ساختمانی پیل سوختی از یک لایه الکترولیت تشکیل شده که با یک کاتد و آند منفذ دار در هر طرف در تماس است.

یک سیستم پیل سوختی شامل یک Fuel Reformer می تواند هیدروژن را از یک سوخت هیدروکربنی مانند گاز طبیعی،متانول و حتی بنزین تهیه کند. چون پیل سوختی بر اساس شیمی کار می کند نه احتراق، خروجیهای چنین سیستمی خیلی کمتر از تمیزترین فرایندهای احتراق سوختی می باشد.

در یک پیل سوختی معمولی سوختهای گازی به طور پیوسته به قطعه آند (الکترود منفی) و یک اکساینده (مثلا اکسیژن هوا) به قطعه کاتد (الکترود مثبت) مرتبا خورانده میشود.واکنشهای الکتروشیمیایی در الکترودها رخ می دهد تا جریان الکتریکی تولید کند. هر چند پیل سوختی اجزا و خصوصیاتی شبیه به باتری معمولی دارد اما از چند جهت متفاوت است. باتری ابزار ذخیره انرژی است. بیشترین انرژی موجود توسط مقدار واکنش دهنده های شیمیایی ذخیره شده درون خود باتری تعیین می گردد. باتری تولید انرژی الکتریکی را متوقف خواهد کرد وقتیکه واکنش دهنده های شیمیایی مصرف (تخلیه) شوند. در باتری نوع دوم واکنش دهنده ها توسط شارژ مجدد دوباره تولید میشوند که شامل دادن انرژی به باتری از یک منبع خارجی است. از طرف دیگر پیل سوختی ابزار تبدیل انرژی است که به لحاظ تئوری در طول مدتی که سوخت و اکساینده برای الکترودها فراهم میشوند توانایی تولید انرژی الکتریکی را دارد. شکل 1-2 نمودار ساده شده ایست که چگونگی کارکرد پیل سوختی را نشان می دهد. در واقع فساد و اساسا خوردگی و یا خرابی اجزا عمر مفید پیلهای سوختی را محدود میکند.

قابل ذکر است که فلز یون و مسیر انتقال آن با تاثیر بر مکان تولید و انتقال آب می تواند اثر مستقیم را متفاوت کند. یون می تواند مثبت یا منفی باشد به این معنی که یون بار منفی یا مثبت (مازاد یا کمبود الکترون) را حمل میکند. گازهای اکساینده یا سوخت از سطح آند و کاتد مخالف الکترولیت جریان می یابد و بوسیله اکسیداسیون الکتروشیمیایی سوخت معمولا هیدروژن و کاهش الکتروشیمیایی اکساینده معمولا اکسیژن انرژی الکتریکی تولید می گردد.

اپلبی و فولکس (1) یادآور شده اند که در تئوری هر ماده ای که بتواند اکسیداسیون شیمیایی انجام دهد و بتواند بطور پیوسته (بصورت سیال) ذخیره گردد می تواند بطور محرک بصورت سوخت

تحقیق - پیل سوختی

اختصاصی از سورنا فایل تحقیق - پیل سوختی دانلود با لینک مستقیم و پر سرعت .

لینک دانلود "  MIMI file " پایین همین صفحه 

تعداد صفحات :  " 33 "

فرمت فایل : "  word  "

فهرست مطالب :

معرفی پیل سوختی

تاریخچه پیل سوختی

  کارکرد و اهمیت پیل سوختی

شناخت کلی پیل‌سوختی

 مزایا و معایب

مزایای پیل سوختی

معایب پیل سوختی

 پیل‌سوختی پلیمری

 پیل‌سوختی اکسید جامد

پیل‌سوختی قلیایی

پیل‌سوختی متانولی

پیل‌سوختی اسید فسفریک

پیل های سوختی هوا- روی

پیل‌سوختی کربنات مذاب

پیل سوختی سرامیکی پروتونی

کاربردهای پیل سوختی نیروگاهی

پیل های سوختی قلیایی

 پیل‌سوختی کربنات مذاب

پیل‌سوختی اسیدفسفریک

پیل‌سوختی پلیمری

پیل‌سوختی اکسید جامد

بخشی از  فایل  :

معرفی پیل سوختی / تاریخچه پیل سوختی /

اگر چه پیل‌سوختی به تازگی به عنوان یکی از راهکارهای تولید انرژی الکتریکی مطرح شده است ولی تاریخچه آن به قرن نوزدهم  و کار دانشمند انگلیسی سرویلیام گرو بر می‌گردد. او اولین پیل‌سوختی را در سال 1839 با سرمشق گرفتن از واکنش الکترولیز آب، طی واکنش معکوس و در حضور کاتالیست پلاتین ساخت.

واژه "پیل‌سوختی"  در سال 1889 توسط لودویک مند و چارلز لنجر به کار گرفته شد. آنها نوعی پیل‌سوختی که هوا و سوخت ذغال‌سنگ را مصرف می‌کرد، ساختند. تلاش‌های متعددی در اوایل قرن بیستم در جهت توسعه پیل‌سوختی انجام شد که به دلیل عدم درک علمی مسئله هیچ یک موفقیت آمیز نبود. علاقه به استفاده از پیل سوختی با کشف سوخت‌های فسیلی ارزان و رواج موتورهای بخار کمرنگ گردید.

فصلی دیگر از تاریخچه تحقیقات پیل‌سوختی توسط فرانسیس بیکن از دانشگاه کمبریج انجام شد. او در سال 1932 بر روی ماشین ساخته شده توسط مند و لنجر اصلاحات بسیاری انجام داد. این اصلاحات شامل جایگزینی کاتالیست گرانقیمت پلاتین با نیکل و همچنین استفاده از هیدروکسیدپتاسیم قلیایی به جای اسید سولفوریک به دلیل مزیت عدم خورندگی آن می‌باشد. این اختراع که اولین پیل‌سوختی قلیایی بود، “Bacon Cell” نامیده شد. او 27 سال تحقیقات خود را ادامه داد تا توانست یک پیل‌سوختی کامل وکارا ارائه نماید. بیکون در سال 1959 پیل‌سوختی با توان 5 کیلووات را تولید نمود که می‌توانست نیروی محرکه یک دستگاه جوشکاری را تامین نماید.

تحقیقات جدید در این عرصه از اوایل دهه 60 میلادی با  اوج گیری فعالیت‌های مربوط به تسخیر فضا توسط انسان آغاز شد. مرکز تحقیقات ناسا در پی تامین نیرو جهت پروازهای فضایی با سرنشین بود. ناسا پس از رد گزینه‌های موجود نظیر باتری (به علت سنگینی)، انرژی خورشیدی(به علت گران بودن) و انرژی هسته‌ای (به علت ریسک بالا) پیل‌سوختی را انتخاب نمود.

تحقیقات در این زمینه به ساخت پیل‌سوختی پلیمری توسط شرکت جنرال الکتریک منجر شد.  ایالات متحده فن‌آوری پیل سوختی را در برنامه فضایی Gemini استفاده نمود که اولین کاربرد تجاری پیل‌سوختی بود.

پرت و ویتنی دو سازنده موتور هواپیما پیل‌سوختی قلیایی بیکن را به منظور کاهش وزن و افزایش طول عمر اصلاح نموده و آن را در برنامه فضایی آپولو به کار بردند. در هر دو پروژه پیل‌سوختی بعنوان منبع انرژی الکتریکی برای فضاپیما استفاده شدند. اما در پروژه آپولو پیل‌های سوختی برای فضانوردان آب آشامیدنی نیز تولید می‌کرد. پس از کاربرد پیل‌های سوختی در این پروژه‌ها، دولت‌ها و شرکت‌ها به این فن‌آوری جدید به عنوان منبع مناسبی برای تولید انرژی پاک در آینده توجه روزافزونی نشان دادند.

از سال 1970 فنآوری پیل‌سوختی برای سیستم‌های زمینی توسعه یافت. تحریم نفتی از سال1973-1979 موجب تشدید تلاش دولتمردان امریکا و محققین در توسعه این فن‌آوری به جهت قطع وابستگی به واردات نفتی گشت.

در طول دهه 80 تلاش محققین بر تهیه مواد مورد نیاز، انتخاب سوخت مناسب و کاهش هزینه استوار بود. همچنین اولین محصول تجاری جهت تامین نیرو محرکه خودرو در سال1993 توسط شرکت بلارد ارائه شد.

کارکرد و اهمیت پیل سوختی

شناخت کلی پیل‌سوختی

پیل‌‌سوختی نوعی سل الکتروشیمیایی است که انرژی شیمیایی حاصل از واکنش را مستقیماً به انرژی الکتریکی تبدیل می‌کند. سازه و بدنه اصلی پیل‌سوختی از الکترولیت، الکترود آند و الکترود کاتد تشکیل شده است. نمای کلی یک پیل‌سوختی به همراه گازهای واکنش دهنده و تولید شده و مسیر حرکت یونها در شکل ارائه شده است.

پیل سوختی یک دستگاه تبدیل انرژی است که به لحاظ نظری تا زمانی که ماده اکسید کننده و سوخت در الکترودهای آن تأمین شود قابلیت تولید انرژی الکتریکی را دارد. البته در عمل استهلاک، خوردگی و بد عمل کردن اجزای تشکیل دهنده، طول عمر پیل‌سوختی را کاهش می‌دهد.

در یک پیل‌سوختی، سوخت‌ به طور پیوسته به الکترود آند و اکسیژن به الکترود کاتد تزریق می‌شود و واکنش‌های الکتروشیمیایی در الکترودها انجام شده و با ایجاد پتانسیل الکتریکی جریان الکتریکی برقرار می‌گردد. اگرچه پیل‌سوختی اجزاء و ویژگیهای مشابه یک باطری را دارد اما از بسیاری جهات با آن متفاوت است. باطری یک وسیله ذخیره انرژی است و بیشترین انرژی قابل استحصال از آن به وسیله میزان ماده شیمیایی واکنش دهنده که در خود باطری ذخیره شده است (عموماً در الکترودها) تعیین می‌شود. چنانچه ماده واکنش دهنده در باطری کاملاً مصرف شود، تولید انرژی الکتریکی متوقف خواهد شد (باطری تخلیه می‌شود). در باطری های نسل دوم ماده واکنش دهنده با شارژ مجدد، دوباره احیا می‌شود که این عمل مستلزم تأمین انرژی از یک منبع خارجی است. در این حالت نیز انرژی الکتریکی ذخیره شده در باطری محدود و وابسته به میزان ماده واکنش دهنده در آن خواهد بود.

گاز‌ اکسید کننده نظیر هوا یا اکسیژن خالص در الکترود کاتد که با صفحه الکترولیت در تماس است جریان پیدا می‌‌کند و با اکسیداسیون الکتروشیمیایی سوخت که معمولاً هیدروژن است و با احیاء اکسید کننده انرژی شیمیایی گازهای واکنش‌گر به انرژی الکتریکی تبدیل می‌شود.

از نظر تئوری، هر ماده‌ای که به صورت شیمیایی قابل اکسید شدن باشد و بتوان آن را به صورت پیوسته (به صورت سیال) به پیل‌سوختی تزریق کرد، می‌تواند به عنوان سوخت در الکترود آند پیل‌سوختی مورد استفاده قرار گیرد. به طور مشابه ماده اکسید کننده سیالی است که بتواند با نرخ منا‌‌سبی احیا شود.

تحقیق در مورد تاریخچه پیل سوختی

اختصاصی از سورنا فایل تحقیق در مورد تاریخچه پیل سوختی دانلود با لینک مستقیم و پر سرعت .

لینک پرداخت و دانلود *پایین مطلب*
فرمت فایل:Word (قابل ویرایش و آماده پرینت)
تعداد صفحه: 12
فهرست مطالب:

تاریخچه پیل سوختی

کاربردهای پیل سوختی نیروگاهی

روشهای تولید پیل سوختی

جدیدترین راه تولید پیل سوختی

ساخت پیل سوختی با نیروی باکتری

منابع :

تاریخچه پیل سوختی

اگر چه پیل‌سوختی به تازگی به عنوان یکی از راهکارهای تولید انرژی الکتریکی مطرح شده است ولی تاریخچه آن به قرن نوزدهم و کار دانشمند انگلیسی سرویلیام گرو بر می‌گردد.

او اولین پیل‌سوختی را در سال 1839 با سرمشق گرفتن از واکنش الکترولیز آب، طی واکنش معکوس و در حضور کاتالیست پلاتین ساخت.

واژه "پیل‌سوختی" در سال 1889 توسط لودویک مند و چارلز لنجر به کار گرفته شد. آنها نوعی پیل‌سوختی که هوا و سوخت ذغال‌سنگ را مصرف می‌کرد، ساختند. تلاش‌های متعددی در اوایل قرن بیستم در جهت توسعه پیل‌سوختی انجام شد که به دلیل عدم درک علمی مسئله هیچ یک موفقیت آمیز نبود. علاقه به استفاده از پیل سوختی با کشف سوخت‌های فسیلی ارزان و رواج موتورهای بخار کمرنگ گردید.

فصلی دیگر از تاریخچه تحقیقات پیل‌سوختی توسط فرانسیس بیکن از دانشگاه کمبریج انجام شد. او در سال 1932 بر روی ماشین ساخته شده توسط مند و لنجر اصلاحات بسیاری انجام داد. این اصلاحات شامل جایگزینی کاتالیست گرانقیمت پلاتین با نیکل و همچنین استفاده از هیدروکسیدپتاسیم قلیایی به جای اسید سولفوریک به دلیل مزیت عدم خورندگی آن می‌باشد. این اختراع که اولین پیل‌سوختی قلیایی بود، “Bacon Cell” نامیده شد. او 27 سال تحقیقات خود را ادامه داد تا توانست یک پیل‌سوختی کامل وکارا ارائه نماید. بیکون در سال 1959 پیل‌سوختی با توان 5 کیلووات را تولید نمود که می‌توانست نیروی محرکه یک دستگاه جوشکاری را تامین نماید.

تحقیقات جدید در این عرصه از اوایل دهه 60 میلادی با اوج گیری فعالیت‌های مربوط به تسخیر فضا توسط انسان آغاز شد. مرکز تحقیقات ناسا در پی تامین نیرو جهت پروازهای فضایی با سرنشین بود. ناسا پس از رد گزینه‌های موجود نظیر باتری (به علت سنگینی)، انرژی خورشیدی(به علت گران بودن) و انرژی هسته‌ای (به علت ریسک بالا) پیل‌سوختی را انتخاب نمود.

تحقیقات در این زمینه به ساخت پیل‌سوختی پلیمری توسط شرکت جنرال الکتریک منجر شد. ایالات متحده فن‌آوری پیل سوختی را در برنامه فضایی Gemini استفاده نمود که اولین کاربرد تجاری پیل‌سوختی بود.

پرت و ویتنی دو سازنده موتور هواپیما پیل‌سوختی قلیایی بیکن را به منظور کاهش وزن و افزایش طول عمر اصلاح نموده و آن را در برنامه فضایی آپولو به کار بردند. در هر دو پروژه پیل‌سوختی بعنوان منبع انرژی الکتریکی برای فضاپیما استفاده شدند. اما در پروژه آپولو پیل‌های سوختی برای فضانوردان آب آشامیدنی نیز تولید می‌کرد. پس از کاربرد پیل‌های سوختی در این پروژه‌ها، دولت‌ها و شرکت‌ها به این فن‌آوری جدید به عنوان منبع مناسبی برای تولید انرژی پاک در آینده توجه روزافزونی نشان دادند.

از سال 1970 فنآوری پیل‌سوختی برای سیستم‌های زمینی توسعه یافت. تحریم نفتی از سال1973-1979 موجب تشدید تلاش دولتمردان امریکا و محققین در توسعه این فن‌آوری به جهت قطع وابستگی به واردات نفتی گشت.

در طول دهه 80 تلاش محققین بر تهیه مواد مورد نیاز، انتخاب سوخت مناسب و کاهش هزینه استوار بود. همچنین اولین محصول تجاری جهت تامین نیرو محرکه خودرو در سال1993 توسط شرکت بلارد ارائه شد.

کاربردهای پیل سوختی نیروگاهی

بازار مولدهای نیروگاهی پیل‌سوختی بسیار گسترده است و کاربردهای دولتی، نظامی و صنعتی را شامل می‌شود. همچنین به عنوان نیروی پشتیبان در مواقع اضطراری در مخابرات، صنایع پزشکی، ادارات، بیمارستان‌ها، هتل‌های بزرگ و سیستم‌های کامپیوتری به کار می‌رود.

پیل‌های سوختی نسبتاً آرام و بی‌صدا هستند لذا جهت تولید برق محلی مناسبند. علاوه بر کاهش نیاز به گسترش شبکه توزیع برق، از گرمای تولیدی از این نیروگاه‌ها می‌توان جهت گرمایش و تولید بخار آب استفاده نمود.

جدیدترین راه تولید پیل سوختی

لوى تامپسون، پرفسور مهندسى شیمى و رئیس تیم تحقیقاتى پیل سوختى جدید در این مورد چنین مى گوید: «ما به سامانه اى رسیده ایم که بسیار مشابه سامانه هایى است که براى تولید ابزارهاى میکرو الکترونیک مورد استفاده قرار مى گیرد.»
روشى که پرفسور تامپسون و تیم همکار او به آن رسیده اند، استفاده از میکروفابریکیشن است. میکروفابریکیشن خلق ساختارهاى فیزیکی، ابزار و مواد مرکبى است که اجزاى تشکل دهنده آنها در حدود یک میکرومتر هستند. میکروالکترونیک ها منبع انرژى کالاهاى بسیار زیادى هستند از کارت تبریک صوتى گرفته تا کامپیوترهاى قابل حمل.
تامپسون یکى از بزرگترین موانع استفاده تجارى و گسترده از پیل هاى سوختى را هزینه بالاى ساخت آن مى داند. براى اینکه از این منبع در مصارف روزمره استفاده کرد، باید هزینه تولید آن پایین تر بیاید تا مثلا در یک کامپیوتر قابل حمل مورد استفاده قرار گیرد.
در شیوه معمول کنونی، پیل هاى سوختی، مشابه خودروها تولید مى شوند یعنى قطعات مختلف آنها به صورت جداگانه ساخته مى شوند و سپس روى هم سوار مى شوند تا یک پیل سوختى تولید شود. این کار گستره بسیار زیادى دارد و علاوه بر هزینه بالاى آن، که به آن اشاره شد نیاز به زمان بسیار زیادى دارد. اما گروه تحقیقاتى تامپسون با استفاده از فرآیند پیشرفته میکروفابریکیشن، نسل جدید پیل هاى سوختى را مى سازد. این بار به جاى تولید جداگانه پیل سوختی، آنها به صورت لایه لایه ساخته مى شوند، روشى که در حال حاضر براى ساخت ابزارهاى میکروالکترونیک مورد استفاده قرار مى گیرد.
محققان دانشگاه میشیگان امیدوارند با استفاده از این فن آورى ارزان قیمت و همچنین استفاده از مواد ارزانتر، قیمت پیل هاى سوختى را از ۱۰ هزار دلار براى هر کیلو وات به ۱۰۰۰ دلار برسانند.
با این قیمت، پیل هاى سوختى مى توانند با باترى هاى یون لتییوم که در سطح وسیع مورد استفاده قرار مى گیرند رقابت کنند.
دانشگاه میشیگان استفاده از میکروفابریکیشن براى تولید پیل سوختى را دو سال و نیم پیش آغاز کرد. اولین بازار آنها وسایل برقى است، ولى آنها در گام بعدى مى خواهند از پیل هاى سوختى در اتومبیل ها استفاده کنند.