پیلهای سوختی

[mahdi.adelinasab]

پیل سوختی چیست؟
پیل سوختی یک وسیله تبدیل انرژی الکتروشیمیایی است که انرژی الکتریسیته را از یک سوخت (در آند) و اکسیدان (در کاتد) تولید می‌کند. این واکنش در حضور یک الکترولیت صورت می‌گیرد. بطورکلی، هنگامی که واکنش‌دهنده‌ها و محصولات واکنش به داخل و خارج در جریان هستند. الکترولیت در پیل باقی می‌ماند. پیل‌های سوختی می‌توانند بطور مداوم تا زمانی که جریان‌ها حفظ می‌شوند، کار کنند. پیل‌های سوختی از باتری‌هایی که در آنها واکنش‌دهنده‌ها مصرف می‌شوند و باید دوباره شارژ شوند، متمایز هستند. این باتری‌ها انرژی الکتریکی را بصورت شیمیایی در یک سیستم بسته ذخیره می‌کنند. بعلاوه، هنگامی که الکترودهای درون یک باتری همانند باتریی که شارژ و یا تخلیه می‌شود، واکنش نشان داده و تغییر می‌یابند، الکترودهای یک پیل سوختی بصورت کاتالیزور عمل کرده و نسبتاً ثابت هستند. ترکیبهای زیادی از سوخت و اکسیدان امکانپذیر است. در یک پیل هیدروژنی از هیدروژن بعنوان سوخت و از اکسیژن بعنوان اکسیدان استفاده می‌شود. سایر سوخت‌ها شامل هیدروکربن‌ها و الکل‌ها هستند. همچنین سایر اکسیدان‌ها شامل هوا، کلرین و دی اکسید کلرین است.
طراحی پیل سوختی در ابتدا بعنوان نمونه، پیل سوختی غشای تبادلی پروتون اکسیژن/ هیدروژن (PEMFC) را شرح می‌دهیم که در دهه 1970 بعنوان «سوخت الکترولیت پلیمر جامد» (SPEFC) و امروزه بعنوان «پیل سوختی غشای الکترولیت پلیمر» (PEFC یا PEMFC) شناخته شده است. درحالی که مکانیزم تبادل پروتون مشکوک بنظر می‌رسد، اما غشای پلیمرهای پروتون، آند و کاتد را از یکدیگر جدا می‌کند. در سمت آند، هیدروژن در کاتالیزور آند پخش می‌شود که پس از آن به پروتون‌ها و الکترون‌ها تجزیه می‌گردد. پروتون‌ها از طریق غشا به کاتد هدایت می‌شوند، اما الکترون‌ها به یک مدار خارجی فرستاده می‌شوند، زیرا این غشا عایق الکتریسیته است. در سمت کاتالیزور کاتد، مولکول‌های اکسیژن با الکترون‌ها و پروتون‌ها واکنش داده و آب تشکیل می‌دهند. در این نمونه، محصول زائد (ضایعات) فقط بخار آب و یا آب مایع است. بعلاوه برای خالص سازی هیدروژن، سوخت‌های هیدروکربنی برای پیل‌های سوختی وجود دارد مانند دیزل، متانول و هیدریدهای شیمیایی. محصول زائد در انواع این سوخت‌ها دی اکسید کربن و آب است. مواد مورد استفاده در پیل‌های سوختی از نظر نوع، متفاوت هستند. صفحه‌های الکترود/ دوقطبی اغلب از فلز، نیکل یا نانو لوله‌های کربنی ساخته شده و برای بازدهی بیشتر با یک کاتالیزور (همانند پلاتینوم، گردهای نانو آهن یا پالادیوم) روکش شده‌اند. ورقه کربنی آنها را از الکترولیت جدا می‌سازد. الکترولیت می‌تواند سرامیک یا یک غشاء باشد. یک پیل سوختی ساده حدود 86/0 ولت الکتریسیته تولید می‌کند. برای تولید ولتاژ کافی، پیل‌ها لایه‌بندی شده و در مدارهای سری و موازی ترکیب شده و یک تودۀ پیل سوختی را تشکیل میدهند. تعداد پیل‌های به کار رفته اغلب بیشتر از 45 گونه مختلف است.
موضوعات مربوط به طراحی پیل سوختی
• در سال 2002، نوعی پیل حاوی کاتالیزور، دارای هزینه‌ای بالغ بر 1000 دلار آمریکا برای هر کیلووات خروجی نیروی الکتریسیته بود. هدف، کاهش هزینه برای رقابت در بازار فعلی و رقابت با تکنولوژی‌های موجود مثل موتورهای احتراق داخلی بنزینی است. بسیاری از شرکت‌ها بر روی تکنیک‌هایی برای کاهش هزینه به روش‌های مختلف مانند کاهش میزان پلاتینوم لازم در هر پیل جداگانه، کار می‌کنند. سیستم‌های Ballard Power به یک کاتالیزور که میزان سیلک کربن را بالا برده و 30 درصد میزان مصرف پلاتینوم را بدون کاهش عملکردهای مربوطه کاهش می‌دهند، مجهز هستند.
• ‌هزینه‌های تولید PEM (غشای تبادل پروتون) : غشای Nafion هزینه‌ای بالغ بر 400 پوند بر مترمربع را شامل می‌شود. غشای Toyota PEM و 3M PEM را می‌توان با غشای ITM Power (پلیمر هیدروکربنی) جایگزین کرد که درنتیجه هزینۀ تولید آن حدود 4 پوند بر مترمربع خواهد شد. یکی از بزرگترین شرکت‌ها از سولفور (گوگرد) ]که یک فیلم پلی‌اتیلن متخلخل است[ استفاده می‌کند.
• در این نوع پیل سوختی، غشاء باید هیدراته شود و آب لازم باید به همان سرعتی که تولید می‌شود، کاملاً بخار شود. اگر آب سریعاً بخار شود، غشاء خشک می‌شود، مقاومت آن افزایش می‌یابد، و سرانجام ترک خواهد خورد و یک گاز در جایی که هیدروژن و اکسیژن مستقیماً با یکدیگر ترکیب می‌شوند ایجاد خواهد شد که درنتیجۀ آن گرما تولید شده و باعث آسیب رساندن به پیل سوختی می‌شود. اگر آب خیلی آرام تبخیر شود، الکترودها در آب فرو رفته و از رسیدن واکنش‌دهنده‌ها به کاتالیزور جلوگیری بعمل آمده و واکنش متوقف می‌شود. متدهای مدیریت آب در پیل‌ها توسط شرکت‌های سازندۀ پیل سوختی و لابراتوارهای تحقیقاتی آکادمیک درحال توسعه و پیشرفت هستند.
• فقط در یک موتور احتراق، نسبت ثابت بین واکنش‌دهنده و اکسیژن برای حفظ عملکرد مؤثر پیل سوختی ضروری و لازم است.
• درجه حرارت باید در تمامِ پیل یکسان باشد تا از انهدام پیل به دلیل بارگذاری گرمایی (حرارتی) جلوگیری بعمل آید.
• دوام، طول عمر و شرایط لازم برای بعضی از انواع پیل‌ها : نمونه‌های پیل‌های دارای کاربرد ثابت بیش از 000/40 ساعت قابلیت کار در دمای تا را دارا هستند، در حالیکه پیل‌های سوختی اتومبیل‌ها دارای 000/5 ساعت طول عمر (000/150 مایل) تحت دمای بسیار زیاد هستند. موتور اتومبیل باید در دمای قابلیت روشن شدن داشته باشد و دارای قدرتی بالا با نسبت حجمی KW 5/2 در لیتر است.
تاریخچه اصول اولیه پیل سوختی توسط یک دانشمند آلمانی بنام کریستن فریدریش شونباین در 1838 ارائه گردید و در ژانویه 1839 در یک مجله فلسفی به چاپ رسید. برمبنای این کار، اولین پیل سوختی توسط دانشمندی اهل ولز بنام سر ویلیام رابرت گراو در 1843 ساخته شد. این پیل سوختی دارای مواد مشابهی بود که امروزه در پیل‌های سوختی اسید فسفریک مورد استفاده قرار می‌گیرند. در 1959 یک مهندس انگلیسی بنام فرانسیس توماس باکون موفق شد که یک پیل سوختی ثابت KW 5 تولید کند و در همین سال، یک تیم به رهبری هری اییریگ یک پیل سوختی KW 15 برای یک تراکتور ابداع کردند که در نمایشگاه‌های ایالتی آمریکا به نمایش گذاشته شد. در این سیستم هیدرواکسید پتاسیم بعنوان الکترولیت و هیدروژن فشرده و اکسیژن بعنوان واکنش دهنده مورد استفاده قرار گرفتند. سپس در 1959 باکون و همکارانش یک واحد 5 کیلوواتی پر قدرت برای یک ماشین جوش تولید کردند. در دهه 1960، پرات و ویتینی از مجوز باکون برای استفاده در برنامۀ فضایی آمریکا و تأمین انرژی برق و آب آشامیدنی استفاده کردند. (هیدروژن و اکسیژن از مخزن‌های سفینه فضایی قابل دسترسی بودند) . شرکت UTS Power اولین شرکت تولید کننده سیستم پیل سوختی ثابت برای استفاده در کارخانه‌های تولید نیرو (برق) در بیمارستان‌ها، دانشگاه‌ها و ساختمان‌های تجاری بزرگ است. شرکت UTC Power این پیل سوختی را با عنوان PureCell 200، که یک سیستم 200 کیلوواتی بود، به بازار عرضه کرد. این شرکت تنها تولید کننده و عرضه کنندۀ پیل‌های سوختی به NASA برای استفاده در ماشین‌های فضایی، موشک‌های آپولو و برنامه‌های Space Shuttle و همچنین پیل‌های سوختی برای اتومبیل‌ها، اتوبوس‌ها و برج‌های مخابراتی است، این شرکت اولین پیل‌های سوختی که قادرند در شرایط سرما و یخبندان با غشای تبادل پروتونی در اتومبیل‌ها روشن شوند را تولید کرده است. در سال 2006، شرکت استاکسون یک مُدول پیل سوختی OEM ارائه داد. در 2006، شرکت کلمبیایی- بریتانیایی،Angstrom Power ، فروش تجاری تجهیزات قابل حمل را که در آنها از تکنولوژی پیل سوختی هیدروژنی استفاده شده بود را با نام تجاری «میکروهیدروژن» آغاز کرد.

 

[mahdi.adelinasab]

ادامه...

ادامه...

انواع پیل‌های سوختی
1- پیل سوختی هیدرید فلز پیل‌های سوختی هیدرید فلز نوعی از پیل‌های سوختی آلکالین هستند که امروزه در فازهای تحقیقات و توسعه استفاده می‌شوند. یک ویژگی قابل توجه آنها، قابلیت پیوند شیمیایی و ذخیره هیدروژن در پیل است. این ویژگی در پیل‌های سوختی بروهیدریدی نیز وجود دارد، اگرچه MHFC آن با هیدروژن خالص مجدداً سوخت‌گیری می‌شود. تصور می‌شود که ویژگی‌های جذب هیدریدهای فلز حدود 2 درصد کمتر از بروهیدریدهای سدیم و سایر هیدریدهای فلزی سبک حدود 8/10 درصد باشد، برای نمونه تعدادی از ویژگی‌های جالب توجه آنها ارائه می‌گردد:
• قابلیت شارژ مجدد برای انرژی برق (مشابه باتری‌های NIMH)
• دارای دماهای عملکردی پایین (کمتر از )
• جنبش سریع پیل‌های سوختی هیدرید فلز اخیراً توسط ECD Ovonics و همچنین مؤسسه ملی تکنولوژی پیشرفته و علوم صنعتی ژاپن مورد بررسی و آزمایش قرار گرفته‌اند. تصور می‌شود که دو روش MHCF برای کاتالیزورهای مختلف مورد استفاده قرار می‌گیرد. بنابراین، در پروژه‌های تحقیقاتی یک مدل قابل ارائه خارج از لابراتوار تولید نشده است و هنوز برای غلبه بر موانع هیچ مدلی ارائه نگردیده است. پیل‌های سوختی هیدرید فلزی AIST و ovonics به ترتیب دارای چگالی‌های mA/cm2 250 و mA/cm2 20 هستند، درست برخلاف عملکرد PEMFC در mA/cm2 1.
2- پیل‌سوختی الکتروگالوانیزه پیل سوختی الکتروگالوانیزه، یک دستگاه الکتریکی است که برای اندازه‌گیری غلظت گاز اکسیژن در غواصی و تجهیزات پزشکی بکار می‌رود. در این پیل سوختی، هنگامی که هیدروکسید پتاسیم در پیل با اکسیژن اتصال برقرار می‌کند، یک واکنش شیمیایی انجام می‌شود. این امر باعث ایجاد جریان الکتریکی بین هادی آند و صفحه طلایی کاتد از طریق مقاومت باز می‌شود. ولتاژ تولید شده با غلظت اکسیژن موجود، متناسب است. این نوع از پیلها در تحلیل کننده‌های اکسیژن در غواصی تکنیکی بکار رفته و بیانگر تناسب اکسیژن در گاز Trimix و یا Nitrox قبل از غواصی هستند و همچنین در سیستم‌های اکسیژن مداربسته برای ارزیابی فشار جزئی اکسیژن در طول غواصی بکار می‌روند. پیل‌های سوختی الکتروگالوانیزه دارای طول عمر محدودی هستند که در غلظت بالای اکسیژن کاهش می‌یابد. واکنش بین اکسیژن و سرب در آند مصرف کننده سرب رخ می‌دهد که نتیجۀ آن غلظت بالای اکسیژن در پیل خواهد بود. یک پیل که برای کاربردهای غواصی بکار می‌رود اگر در یک بستۀ بدون درزِ هوا ذخیره شود دارای طول عمر سه ساله خواهد بود، اما اگر در اکسیژن خالص ذخیره شود فقط چهار ماه طول عمر خواهد داشت.
3- پیل سوختی اسید فرمیک پیل‌های سوختی اسید فرمیک یا OFAFC ها، از نوع پیل‌های سوختی تبادل پروتونی محسوب می‌شوند که سوخت آن یعنی اسید فرمیک بازیابی نمی‌شود، اما بطور مستقیم به پیل سوختی تغذیه می‌شود. کاربردهای آنها در وسایل الکترونیکی کوچک و قابل حمل مثل تلفن‌ها و کامپیوترهای لپ‌تاپ است.
مزایا همانند متانول، اسید فرمیک نیز یک مولکول آلی کوچک است که مستقیماً در پیل سوختی تغذیه می‌شود و نیاز بازیافت کاتالیزور را برطرف می‌کند. ذخیره‌ها اسید فرمیک راحت‌تر و ایمن‌تر از هیدروژن است زیرا نیازی به فشار بالا یا دمای پایین ندارد برای اینکه اسید فرمیک در دمای محیط مایع است. دو مزیت مهم برای اسید فرمیک‌ها نسبت به متانول‌های مورد استفاده در پیل‌های سوختی وجود دارد. اول اینکه اسید فرمیک از غشای پلیمری عبور نمی‌کند. بنابراین بازدهی آن بیشتر از متانول است. دوم اینکه اسید فرمیک همانند متانول باعث کوری نمی‌شود و درصورت نشت، می‌توان گفت که سوختی ایمن‌تر است.
واکنش ها DFAFC ها اسید فرمیک و اکسیژن را به دی اکسید کربن و آب برای تولید انرژی تبدیل می‌کنند. اکسیداسیون اسید فرمیک در آنٌد در یک لایه کاتالیزور رخ می‌دهد. دی اکسید کربن ایجاد شده و پروتون‌ها ازطریق غشای پلیمر عبور کرده و با اکسیژن در یک لایه کاتالیزور موجود در کاتد واکنش می‌دهد. الکترون‌ها از طریق یک مدار خارجی از آند به کاتد عبور کرده و برای وسیلۀ خارجی انرژی (برق) تولید می‌کنند. Anode: HCOOH → CO2 + 2 H+ + 2 e- Cathode: 1/2 O2 + 2 H+ + 2 e- → H2ONet reaction: HCOOH + 1/2 O2 → CO2 + H2O تاریخچه در طول تحقیقات گذشته، محققان، اسید فرمیک را بعنوان یک سوخت کاربردی و سودمند نپذیرفتند زیرا در آزمایشات ولتاژ بسیار بالای الکتروشیمیایی از خود نشان داد: یعنی این واکنش برای کاربردهای مختلف بسیار مشکل است و عملی نیست. با این وجود، در سالهای اخیر، سایر محققان دریافتند که دلیل عملکرد پایین آن، استفاده از پلاتینوم بعنوان یک کاتالیزور است که در انواع پیل‌های سوختی معمولی است: استفاده از پالادیوم بجای آن، عملکرد بهتر از پیل‌های سوختی متانولی را نیز ارائه داده است. شرکت Tekion مجوز انحصاری برای تکنولوژی پیل‌های سوختی اسید فرمیک را از دانشگاه ایلی نویز در Urbana-Champaign اخذ کرد. این شرکت اکنون بر توسعه پیل سوختی/ باتری که Formia Power Pack نامیده می‌شود متمرکز است و امیدوار است که بتواند در فصل اول سال 2007 بتواند Pack های جدیدی را ارائه دهد.
Power Pack بر پیل‌های سوختی بجای منبع الکتریکی معمولی مانند Walloutlet، برای شارژ مجدد باتری‌ها، متکی است. هنگامی که سوخت تخلیه (مصرف) می‌شود، کاربران به راحتی می‌توانند کارتریج سوخت خالی شده را با یک کارتریج جدید جایگزین کنند. به دلیل چگالی بالای نیروی پیل سوختی، باید زمان شارژ حدود دوبرابر شود. این تکنولوژی تنها حدود 10-15 درصد نسبت به باتری‌های قدیمی باعث صرفه‌جویی در هزینه می‌شود.
4- پیل روی- هوا پیل‌های روی- هوا، همچنین «پیل‌های سوختی روی- هوا» نامیده می‌شوند که پیل‌های الکتروشیمیایی غیرقابل شارژ هستند و از طریق اکسیداسیون روی با اکسیژن هوا، نیرو کسب می‌کنند. این پیل‌ها دارای چگالی‌های انرژی بالا هستند و تولید آنها نسبتاً ارزان‌تر است. آنها در تجهیزات الکتریکی آزمایشگاهی کاربرد فراوانی هستند. ذرات روی (Zinc) با الکترولیت (محلول هیدروکسید پتاسیم) ، آب و اکسیژن هوا در کاتد واکنش داده و هیدروکسیل‌هایی که به پایه روی(Zinc) انتقال می‌یابند را تشکیل داده و Zincate (Zn(OH) 4 2) نیز تشکیل می‌دهد که در آن نقاط الکترون‌ها آزاد شده و به کاتد می‌روند. واپاشی Zincate در اکسید روی و آب در بازگشت به سیستم صورت می‌گیرد. آب و هیدروکسیل از آند در کاتد مجدداً بازیافت شده و آب فقط بعنوان یک کاتالیزور عمل می‌کند. این واکنش‌ها ماکزیمم سطح ولتاژ 65/1 ولت را تولید کرده اما ولتاژ را تا 35/1-4 ولت با کاهش جریان هوا در پیل کاهش می‌دهد، این امر اغلب در باتری‌های سمعک برای کاهش میزان آب خشک شده، به کار می‌رود. واژۀ پیل سوختی روی- هوا اغلب به پیل روی- هوایی اطلاق می‌شود که سوخت روی در آن مجدداً شارژ شده و اکسید روی زائد بطور مداوم ازبین می‌رود. این کار با قرار دادن خمیره الکترولیت روی یا Pellet های آن در فضای آند صورت می‌گیرد. اکسید روی زائد به مخزن ضایعات یا کیسۀ درون مخزن سوخت پمپاژ می‌شود و خمیره یا Pellet رویِ تازه از مخزن سوخت گرفته می‌شود. اکسید روی زائد در جایگاه سوخت‌گیری مجدد پمپاژ شده و به کارخانۀ بازیافت ارسال می‌گردند. بعلاوه، این واژه به سیستم الکتروشیمیایی نیز اطلاق می‌شود که در آن روی (Zinc) بعنوان یک واکنش دهنده کمکی، بازیابی سوخت‌های هیدروکربن را در آند یک پیل سوختی را صورت می‌دهد. پیل‌های روی- هوا دارای ویژگی‌های پیل‌های سوختی و باتری‌ها هستند: روی سوخت است. میزان واکنش را می‌توان با کنترل جریان هوا تحت کنترل قرار داد و Paste (خمیرۀ) الکترولیت/ روی را می‌توان از پیل جدا کرده و دریل Paste تازه جایگزین کرد. تحقیقات در زمینه و توان الکتریکی وسایل نقلیه با پیل‌های روی- هوا درحال انجام است. واکنش‌ها Anode: Zn + 4OH– →Zn(OH) 42– + 2e– (E0 = –1.25 V) Fluid: Zn(OH) 42– → ZnO + H2O + 2OH– Cathode: O2 + 2H2O + 4e– → 4OH– (E0 = 0.4 V) Overall: 2Zn + O2 → 2ZnO (E0 = 1.65 V) Alternatively the reaction is stated without use of zincate, but this isinaccurate: Anode: Zn + 2OH– → Zn(OH) 2 + 2e– (E0 = –1.25 V) Cathode: O2 + 2H2O + 4e– → 4OH– (E0 = 0.4 V) Overall: 2Zn + O2 + 2H2O→ 2Zn(OH) 2 (E0 = 1.65 V)
ویژگی‌های پیل روی- هوا
• پیل‌های روی- هوا دارای انرژی بسیار زیادی در مقایسه با سایر باتری‌ها هستند. (110 تا 200 Wh/kg یا 400 تا 720 kj/kg)
• پیل‌های روی- هوا انرژی متداوم تولید می‌کنند، تا زمانی که پیل بیش از 85-80 درصد تقلیل نیافته باشد، ولتاژ تولید می‌شود.
• پیل‌های روی- هوا دارای طول عمر طولانی هستند چرا که در بسته‌بندی بدون درز (بدون درز ورود اکسیژن) هستند.
• پیل‌های روی- هوا دارای میزان تخلیۀ خود به خود در مجاورت با هوا هستند، هنگامی که روی با اکسیژن واکنش می‌دهد، کاتالیزور آب در پیل خشک خواهد شد.
• برای جلوگیری از تخلیه خود به خود پیل، باید هنگامی که از آن استفاده نمی‌شود، آن را تخلیه کرد. رطوبت در پیل می‌تواند با استفاده از محیطی مرطوب حفظ شود.
• پیل‌های روی- هوا نباید با آب اشباع شوند. از فرو بردن آنها در آب باید خودداری شود.
• در پیل‌های روی- هوا از مواد ارزان استفاده شده است و می‌توان تولید انبوه آنها را با هزینه‌‌ای ارزان صورت داد.
• پیل‌های روی- هوا از مواد ارزان استفاده شده است و می‌توان تولید انبوه آنها را هزینه‌ای ارزان صورت داد.
• پیل‌های روی- هوا قابلیت شارژ مجدد بصورت الکتریکی را ندارند، اما روی را می‌توان بازیافت کرد یا بطور مکانیکی می‌توان آن را شارژ کرد. اکسید روی از پیل‌های استفاده شده ذوب شده و به فلز روی تبدیل می‌شود و با الکترولیت بازیابی شده مجدداً ترکیب می‌شود.
5- پیل‌های سوختی میکروبی یک پیل سوختی میکروبی (MFC) یا یک پیل سوختی بیولوژیکی، وسیله‌ای است که در آن میکروارگانیسم‌ها ترکیباتی مثل گلوکز، استات یا آب زائد را اکسید می‌کنند. الکترون‌هایی که از این اکسیدها حاصل می‌شوند درجهت یک الکترود پیش می‌روند که آند نامیده می‌شوند. از این آند، الکترون‌ها ازطریق یک مدار الکتریکی در جهت الکترود دوم یعنی کاتد پیش می‌روند. در کاتد، الکترون‌ها درجهت یک پذیرندۀ الکترونیکی با پتانسیل با اختلاف پتانسیل زیاد، توان، درنتیجۀ فعالیت باکتریایی تولید می‌شود. خروجی توان که تاکنون گزارش شده است، بسیار کم یعنی بصورت میلی‌وات بوده است. درحال حاضر کاربردهای تجاری این توان وجود ندارد، بنابراین انتظار می‌رود که در سالهای آتی تغییراتی در آن پدید آید. تولید الکتریسیته، برق از آب زائد یکی از مهمترین موضوعات در این زمینه درحال حاضر محسوب می‌شود. همچنین دستگاه‌های تنظیم ضربان قلب که با نیروی گلوکز کار می‌کنند نیازی به تأمین نیرو ندارند چراکه از گلوکز جریان خون، بیوسنسورها و سیستم‌های انتقال مواد غذایی استفاده می‌کنند. یک پیل سوختی میکروبی ابزاری است که انرژی شیمیایی را به انرژی الکتریکی توسط واکنش میکروارگانیسم‌های کاتالیزوری تبدیل می‌کند. یک نوع پیل سوختی میکروبی شامل آند و کاتد است که توسط یک غشای خاص کاتیونی از یکدیگر جدا شده‌اند. در فضای آند، سوخت، توسط میکروارگانیسم‌ها اکسید شده و الکترون‌ها و پروتون‌ها را تولید می‌کند. الکترون‌ها و پروتون‌ها در فضای کاتد مورد استفاده قرار می‌گیرند و در ترکیب با اکسیژن تشکیل آب می‌دهند. بطورکلی، دو نوع پیل سوختی میکروبی وجود دارد: پیل سوختی میکروبی واسطه (Mediator) و پیل سوختی بدون واسطه (Mediator-less) پیل‌های سوختی بیولوژیکی گلوکز و متانول را از خرده‌های غذا گرفته و آن‌ها را در مجاورت باکتری به غذا و هیدروژن تبدیل می‌کنند.
پیل سوختی میکروبی واسطه اکثر پیل‌های میکروبی بصورت الکتروشیمیایی غیرفعال هستند. انتقال الکترون از پیل‌های میکروبی به الکترود توسط واسطه‌هایی چون تیونین، متیل ویولوگن (متیل بلو) ، اسید آب‌دار، قرمز خنثی و غیره صورت می‌گیرد. اکثر این واسطه‌ها گران و سمی هستند.
پیل سوختی میکروبی بی‌واسطه پیل‌های سوختی میکروبی بی‌واسطه در مؤسسه علوم و تکنولوژی کره، توسط تیمی که توسط کیم، بیونگ هونگ راهبری می‌شود، ساخته شدند. یک پیل سوختی میکروبی بی‌واسطه نیازی به واسطه ندارد اما از باکتری فعال الکتروشیمیایی برای انتقال الکترون‌ها به الکترود استفاده می‌کند. درمیان باکتری‌های فعال الکتروشیمیایی اشوانلا، هیدروفیلای آئرونوموس و غیره از همه مهمتر هستند.

 

[mahdi.adelinasab]

MFC های بی‌واسطه اخیراً توسعه یافته و به این علت بر عملکرد بهینه تأثیر بسزایی گذاشته‌اند طوری که باکتری بکار رفته در این سیستم، نوع یون غشاء و شرایط سیستم مثل دما چندان اهمیتی ندارد. باکتری در MFC های بی‌واسطه دارای آنزیم‌های کاهش دهنده فعالیت الکتروشیمیایی مثل سیتوکروم در غشای خارجی که الکترون‌ها را به مواد بیرونی انتقال می‌دهد، هستند.
تولید انرژی الکتریسیته (برق) وقتی میکروارگانیسم‌ها از یک زیر لایه مثل شکر در شرایط هوازی استفاده می‌کنند، دی اکسید کربن و آب تولید می‌کنند. با این وجود، هنگامی که اکسیژن وجود ندارد، آنها دی اکسید کربن، پروتون و الکترون را همانند ذیل تولید می‌کنند:
C12H22O11 + 13H2O → 12CO2 + 48H+ + 48e- Eqt. 1 پیل‌های سوختی میکروبی از واسطه‌های غیرآلی برای ضربه زدن به داخل زنجیرۀ انتقال الکترون پیل‌ها استفاده کرده و الکترون‌های تولید شده را واسطه از غشای خارجی چرب پیل و دیوارۀ پلاسما عبور کرده و الکترون‌ها را از زنجیرۀ انتقال الکترون آزاد می‌کند که بطور نرمال توسط اکسیژن یا سایر واسطه‌ها گرفته می‌شود. اکنون واسطۀ کاهش یافته‌ای وجود دارد که «پیل با الکترون‌های متصل به الکترودی که آنها را ته‌نشین کرده است قرار گرفته و این الکترود به آند الکترود ژنریک تبدیل می‌شود. (الکترود با بار منفی) . آزادسازی الکترون‌ها به این معنی است که واسطه به وضعیت اولیۀ اکسید شده خود بازگشته و فرآیند مجدداً تکرار می‌شود. مهم است که بدانیم این موضوع فقط تحت شرایط غیرهوازی رخ می‌دهد، اگر اکسیژن وجود داشته باشد، کلیه الکترون‌ها جمع‌آوری شده و الکترونگاتیو تراز واسط خواهند بود. تعدادی از واسطه‌ها برای استفاده در پیل‌های سوختی میکروبی ارائه شده‌اند. آنها شامل متیلن قرمز، آبی، ترونین و رزورفوین هستند. این‌ها اصول تولید جریان الکترون‌ها از اکثر میکروارگانیسم‌ها هستند. برای تأمین نیروی برق مناسب، این فرآیند باید در یک پیل سوختی انجام شود. برای تولید یک جریان مفید، لازم است که یک مدار کامل ایجاد شود نه اینکه فقط الکترون‌ها به یک نقطۀ منفرد ارسال شوند. واسطه و میکروارگانیسم درحالت تخمیر، در یک محلول که به یک زیرلایه مناسب مانند گلوکز اضافه می‌شود، با یکدیگر مخلوط می‌شوند. این مخلوط در یک فضای بسته قرار می‌گیرد و باعث می‌شود که از ورود اکسیژن جلوگیری شود. بنابراین میکروارگانیسم برای استفاده تنفس هوازی با فشار وارد می‌شود. یک الکترود در محلول قرار می‌گیرد و بصورت آند همانند آنچه قبلاً گفته شد عمل می‌کند. در محفظه دوم، MFC یک محلول و الکترود دیگر است. این الکترود که «کاتد» نامیده می‌شود بصورت مثبت شارژ شده و برابر با داخل شدن اکسیژن در انتهای زنجیرۀ انتقال الکترون است، و فقط از خارج به پیل بیولوژیکی وارد می‌شود. این محلول یک عامل اکسیداسیون است که الکترون‌ها را در کاتد منظم می‌کند. مانند زنجیره الکترون در پیل تخمیر شده، باید تعدادی ملکول همانند اکسیژن در آن وجود داشته باشد. با این وجود، این کار عملی نیست زیرا به حجم بالایی از گاز چرخشی نیاز است. یک گزینۀ قراردادی استفاده از محلول با یک عامل اکسیداسیون جامد است. اتصال دو الکترود توسط یک سیم صورت می‌گیرد (یا توسط یک مسیر هادی جریان برق که ممکن است شامل بعضی وسایل الکتریکی نیرو مثل لامپ باشد، صورت می‌گیرد) واسط کاهش یافته الکترون‌ها را از پیل به الکترود منتقل می‌کند. در این حالت واسط هنگامی که الکترون‌‌ها را ته‌نشین می‌کند، اکسیده می‌شود. آنها سپس ازطریق یک سیم به الکترود دوم که بعنوان یک سنیک الکترود فعال است جریان می‌یابند. درنتیجه به مواد اکسیداسیون انتقال می‌یابند.
کاربردها پیل‌های سوختی میکروبی دارای مواد کاربردی پتانسیل هستند. اولن و بارزترین آنها، تولید انرژی برق برای یک منبع تأمین برق است. حقیقتاً هر مادۀ آلی را می‌توان برای تغذیۀ پیل سوختی به کار برد. MFC ها را می‌توان برای کارخانه‌های تأسیسات آب زائد نصب کرد. باکتری مواد زائد را از آب گرفته و نیروی برق کامل برای کارخانه تولید می‌کنند. استفاده از MFC ها، متدی مؤثر برای تولید انرژی محسوب می‌شود. تخلیه پیل سوختی طبق قوانین مربوطه صورت می‌گیرد. MFC ها از انرژی بیشتر و مؤثری برای موتورهای استاندارد احتراقی که توسط Carnotcycle محدود می‌شود، استفاده می‌کنند. بصورت نظری، یک MFC قادر است انرژی مؤثر را تا 50 درصد ارسال کند. با این وجود، MFC ها را نباید در مقیاس‌های بالا استفاده کرد و تخمین زده می‌شود که MFC ها را بتوان بعنوان منبع نیرو برای یک دستگاه ضربان سنج قلب، میکروسنسور با یک میکرواکتوآتور مورد استفاده قرار داد. MFC می‌تواند گلوکز را از جریان خون یا سایر زیرلایه‌ها در بدن گرفته و از آن برای تولید الکتریسیته این وسایل نیرو استفاده کند. مزایای استفاده از MFC در این وضعیت، استفاده بصورت باتری است که شکل قابل تجدید انرژی را به کار برده و می‌تواند بسیار کوچک ساخته شود و نیازی به شارژ مجدد همانند سایر باتری‌های استاندارد ندارد. همچنین می‌تواند بخوبی در شرایط دمایی متوسطبین 20 تا 40 درجه سانتی‌گراد و با PH حدود 7 عمل کند. الکتریسیته حاصل از پیل سوختی را می‌توان در کاربردهایی چون Ecobots، Gastrobots و Biosensors بکار برد. از آنجایی که جریان تولید شده از یک پیل سوختی میکروبی مستقیماً با پایداری آب زائد بکار رفته در سوخت متناسب است، یک MFC را می‌توان برای اندازه‌گیری مقاومت آب زائد بکار برد. مقاومت (پایداری) آب زائد اغلب بصورت مقادیر درخواست اکسیژن بیوشیمیایی (BOD) تخمین زده می‌شود. مقادیر BOD در نمونه‌هایی برای مدت 5 روز توسط منبع میکروب‌ها که اغلب ته نشست فعال را از فاضلاب جمع‌آوری می‌کنند، مشخص می‌شود. اکسیژن و نیترات گیرنده‌های الکترون را از طریق الکترود کاهش دهنده جریان تولیدی از یک MFC دریافت می‌کنند. یک سنسور MFC-Type BOD مقادیر BOD را در حضور پذیرنده‌های الکترون تخمین می‌زند. این کار می‌تواند از آغشته شدن نیترات و هوا در MFC با استفاده از Inhibitor های اکسیدازه ترمینال مثل سیانید و آزید جلوگیری کند. این نوع سنسور BOD بطور تجاری دردسترس است.
تحقیقات فعلی اخیراً، بیشتر محققان در این زمینه بیولوژیست هستند بجای اینکه الکتروشیمیست یا مهندسی باشند. درنتیجه بعضی از آنها بعضی از کاربردهای غیرمطلوب مثل ثبت ماکزیمم جریان حاصل شده از طریق پیل را هنگامی‌ که عملکرد آن را نشان می‌دهند، مشخص می‌کنند، بجای اینکه جریان ثابت که اغلب از شدت درجه‌ای کمتر برخوردار است را نشان دهند گاهی اوقات داده‌های مربوط به مقدار مقاومت بکار رفته اندک است و غیرقابل مقایسه با سایر داده‌ها می‌باشد.
تاریخچه در اواخر این قرن، نظریۀ استفاده از پیل‌های میکروبی با تلاش تولید برق ارائه شد. M.C پاتر اولین شخصی بود که این نظریه را در سال 1912 ارائه داد. وی یک پروفسور گیاه شناسی در دانشگاه دورهام بود. پاتر تولید الکتریسیته و برق را از E.Coli مدیریت کرد با این وجود به نتایج مطلوبی دست نیافت. در 1931، بارنت کوهن به این حیطه توجه بیشتری معطوف داشت، وی تعداد پیل سوختی نیمه میکروبی تولید کرد که بصورت سری به یکدیگر اتصال داده شده و در قابلیت تولید بیش از 35 ولت انرژی را با جریان حدود 2 میلی‌آمپر داشتند. کارهای زیادی توسط دل دوکا صورت گرفت. وی هیدروژن را با تجزیۀ گلوکز توسط بوتیرکیوم کوستیدیدیوم بعنوان واکنش دهنده در آند یک پیل سوختی هوا و اکسیژن تولید کرد. متأسفانه، ازطریق این پیل یک ماهیت غیرثابت برای تولید هیدروژن از میکروارگانیسم‌ها مشخص شد. اگرچه این موضوع بعدها در کار با سوزوکی در 1976 مشخص شد، مفهوم طراحی کنونی MFC با کار مجدد سوزوکی معنا پیدا کرد. همزمان با کار سوزوکی در اواخر دهه هفتاد، کمی عملکرد پیل‌های سوختی میکروبی مشخص گردید و بعدها بطور مفصل‌تر توسط MJ Allen و سپس H. Peter Bennetto هر دو از کالج کینگ لندن بررسی شد. Bennetto ، پیل سوختی را بعنوان مقری مناسب برای تولید برق برای کشورهای جهان سوم مطرح کرد. کار وی در اوایل دهه 1980 شروع شد و وی به فهم چگونگی عملکرد پیل‌های سوختی کمک شایانی کرد و اکنون که بازنشسته شده است نیز مسئولیت‌هایی در این باره برعهده دارد. مبرهن است که انرژی برق را می‌توان مستقیماً از تجزیه مواد آلی در یک پیل سوختی میکروبی تهیه کرد و از طریق مکانیسم‌های مختلفاین فرآیند بخوبی قابل درک است. همانند یک پیل سوختی نرمال، یک MFC هم فضای کاتد دارد و هم فضای آند. فضای آند غیرهوازی توسط یک غشای تبادل آهن به فضای کاتد متصل می‌شود و مدار توسط یک سیم خارجی تکمیل می‌گردد. در مه 2007، دانشگاه Queensland، استرالیا یک نوع MFC باتلاش شرکت Fosters Brewing ارائه داد. این نوع MFC، دارای حجم 10 لیتر بود که آب زائد را به دی اکسید کربن آب تمیز و برق تبدیل می‌کرد. این نوع MFC با موفقیت روبرو بود و دارای ظرفیت حدود 660 گالن brewery که تقریباً 2 کیلووات برق تولید می‌‌کرد، بود.

 

[mahdi.adelinasab]

ادامه...

ادامه...

6- پیل سوختی قابل بازگشت یک پیل سوختی قابل بازگشت، نوعی پیل سوختی است که از ماده شیمیایی A برای تولید برق و از ماده شیمیایی B حاصل از آن برای استفادۀ انرژی برق و از ماده شیمیایی B برای تولید ماده شیمیایی A استفاده می‌کند. یک پیل سوختی هیدروژنی، برای مثال، از هیدروژن (H2) و اکسیژن (O2) برای تولید برق و آب (H2O) استفاده می‌کند، یک پیل سوختی هیدروژنی قابل بازگشت از برق و آب برای تولید هیدروژن و اکسیژن استفاده می‌کند. با این تعریف می‌توان دریافت که فرآیند هر پیل سوختی قابل بازگشت است. با این وجود چنین وسیله‌ای برای کار در یک مود بهینه‌سازی شده و ممکن نیست که به چنین روشی که قابل بازگشت باشد، ایجاد شود. پیل‌های سوختی اغلب در سیستم‌های خیلی خاص به کار نمی‌روند. به دلیل اینکه پیل‌های سوختی در مورد بازگشت به جلو برای سیستم‌های ذخیره انرژی در مقادیر کم و اندک مناسب نیستند. بسیاری از پیل‌های سوختی در یک مود بازگشتی (معکوس) عمل می‌کنند.
7- پیل سوختی بروهیدریدی مستقیم پیل سوختی بروهیدریدی مستقیم (DBFC) یک زیر طبقه از پیل‌های سوختی آلکالینی محسوب می‌شود که از یک محلول بروهیدرید سدیم برای یک سوخت استفاده می‌کند. مزیت بروهیدرید سدیم در هیدروژن قراردادی در پیل سوختی آلکالینی در این است که سوخت آلکالین و borax زائد از مسموم ساختن پیل سوختی با دی اکسید کربن در مجاورت هوا، جلوگیری می‌کند. بروهیدرید سدیم را می‌توان بطور پتانسیل در سیستم‌های پیل سوختی هیدروژنی قراردادی بعنوان وسیله ذخیره‌سازی هیدروژن بکار برد. هیدروژن را می‌توان برای یک پیل سوختی توسط تجزیۀ کاتالیزور بروهیدرید مجدداً تولید کرد. NaBH4 + 2H2O → NaBO2 + 4H2 پیل‌های سوختی بروهیدریدی مستقیم، مستقیماً بروهیدرید را تجزیه و اکسیده می‌کنند و محصول هیدروژن و حتی انرژی زیاد تولید می‌کنند: Cathode: 2O2 + 4H2O + 8e- → 8OH- (E0 = 0.4 V) Anode: NaBH4 + 8OH- →NaBO2 + 6H2O + 8e- (E0 = 1.24 V - Total E0 = 1.64 V) DBFC ها را می‌توان بسیار ارزانتر از پیل‌های سوختی قدیمی تولید کرد. زیرا آنها نیازی به کاتالیزورهای پلاتینوم گرانقیمت ندارند. بعلاوه آنها دارای چگالی نیروی بالاتری هستند. متأسفانه DBFC ها از یک واکنش یک مرحله‌ای NaBH4 با آب که توسط پیل سوختی حرارت داده شده است، هیدروژن تولید می‌کنند. این هیدروژن را می‌تواند به بیرون فرستاد یا آن را به یک پیل سوختی هیدروژنی قراردادی انتقال داد. پیل سوختی آب تولید خواهد کرد و آب مجدداً بازگشت داده شده و غلظت NaBH4 بیشتر می‌شود. پس از آزادسازی هیدروژن و شروع اکسیداسیون،NoBo2 یا Borax تولید می‌شود. Borax یک ماده شوینده و صابون است که تقریباً بدون سم می‌باشد. Borax را می‌توان هیدروژنه گکرده و به سوخت بروهیدرید ازطریق چندین تکنیک مختلف بازگرداند که بعضی از آنها به آب و برق یا گرمای چندین برابر نیاز ندارند. این تکنیک‌ها هنوز درحال توسعه هستند. بروهیدرید سدیم 50 دلار آمریکا در کیلوگرم هزینه دارد اما با بازیافت مجدد Borax و تولید انبوه، قیمت آن کاهش می‌یابد و به 1 دلار در کیلوگرم می‌رسد.
8- پیل سوختی متانول مستقیم پیل‌های سوختی متانول مستقیم یا DMFC ها زیر بخشی از پیل‌های سوختی تبادل پروتون است که در آنها سوخت، متانول (CH3OH) تشکیل نمی‌شود، اما مستقیماً به پیل سوختی تغذیه می‌شوند. به دلیل اینکه متانول مستقیماً به پیل سوختی تغذیه می‌شود، بهسازی کاتالیزوری پیچیده‌ای نیاز نیست و ذخیره متانول راحت‌تر از هیدروژن است زیرا نیازی به عملیات در دمای بالا یا پایین نیست. متانول مایعی است که دارای تا است. چگالی انرژی متانول، میزان انرژی آزاد شده با استفاده از حجم متانول، حجم زیادتری از هیدروژن فشرده را داراست. با این وجود، بهره‌وری پیل‌های سوختی متانول مستقیم کمتر است زیرا نفوذ زیاد متانول ازطریق غشاء عبور می‌کند و دارای عملکرد دینامیک نیست. مسائل و مشکلات دیگر شامل هدایت دی‌اکسید کربن در آند است. در سطح معمول تکنولوژی، DMFC ها در برق محدود هستند و می‌توانند تولید شوند اما هنوز انرژی بیشتر در یک فضای کوچک ذخیره نمی‌کند. این بدان معناست که آنها می‌توانند مقدار کمی نیرو در دورۀ زمانی بلندمدت تولید کنند. این صنعت برای مصارف ایجاد نیرو در وسایل نقلیه بکار می‌رود همچنین برای گوشی‌های موبایل و دوربین‌های دیجیتال و یا لپ‌تاپ‌ها بکار می‌رود. یک مورد دیگر، ویژگی‌های شیمیایی متانول است. این ماده سمّی یا قابل اشتعال است. پانل محصولات خطرناک سازمان هواپیمایی مدنی بین‌المللی در نوامبر 2005 به مسافران اجازه می‌دهد که از پیل‌های سوختی میکرو و کارتریج‌های سوختی متانول استفاده کنند و هواپیماها را با کامپیوترهای لپ‌تاپ و سایر لوازم الکترونیکی مصرفی مجهز می‌کند. قوانین رسمی آن هنوز درحال اجرا است.
واکنشها DMFC بر اکسیداسیون متانول در لایه کاتالیزوری، دی اکسید کربن تشکیل می‌دهد. آب در آند مصرف شده و در کاتد تولید می‌شود. یون‌های مثبت (H+) در غشای تبادل پروتون در کاتد انتقال می‌یابد که با اکسیژن در تولید آب واکنش می‌دهد. الکترون ازطریق مدار خارجی از آند به کاتد برای تولید نیرو در وسایل خارجی انتقال می‌یابد. واکنش‌های نیمه آن عبارتند از: Anode: CH3OH + H2O → CO2 + 6H+ + 6e- Cathode: (3/2) O2 + 6H+ + 6e- → 3H2O Net reaction: CH3OH + 1.5O2 → CO2 + 2H2O به دلیل اینکه آب در آند در واکنش مصرف می‌شود، متانول خالص بدون مصرف آب از طریق انتقال غیرفعال مثل اسمز (انتشار بازگشتی) یا انتقال فعال مثل پمپاژ کردن مصرف می‌شود. استفاده از آب، چگالی انرژی سوخت را محدود می‌کند. بعلاوه پلاتینوم بعنوان کاتالیزور برای واکنش‌های نیمه به کار می‌رود. این مشکلاتِ عبور متانول باعی می‌شود که بعنوان متانولی که در فضای کاتد وجود دارد، اکسیده شود. اگر یک کاتالیزور دیگر برای کاهش اکسیژن یافت شود، مسئله عبور متانول جدی‌تر می‌شود. همچنین پلاتینوم بسیار گران است و در تولید تجاری DMFC از آن صرفنظر می‌شود.
تاریخچه به تازگی در 29 دسامبر 2006، سامسونگ در این تکنولوژی تحولی عظیم به وجود آورده است. انتظار می‌رود که در 2007 لپ‌تاپ‌های این نوع باتری‌ها به بازار عرضه شود. در سال 2005، کوچکترین پیل‌های سوختی به صورت تجاری در محصولات توشیبا در اندازه میلی‌متر ارائه شد. این وسایل خروجی 100 میلی‌وات در 10 ساعت در میلی‌متر سوخت را دارند که مزایای تکنولوژی جدید در آن استفاده از متانول 5/99 درصد است.

9- پیل سوختی آلکالین پیل سوختی آلکالینی همانند پیل سوختی باکون دارای مخترع بریتانیایی است که یکی از پیل‌های سوختی با تکنولوژی برتر محسوب شده و از آن برای سفر انسان به ماه نیز استفاده شده است. ناسا از پیل‌های سوختی آلکالینی از اواسط دهه 1960 در موشک‌های آپولو در فضا استفاده می‌کند. AFC ها هیدروژن و اکسیژن خالص مصرف کرده و آب، حرارت و برق تولید می‌کنند. آنها در میان اکثر پیل‌های سوختی، بازدهی بیشتری دارند و دارای پتانسیل 70 درصد هستند. این پیل‌های سوختی از طریق واکنش redox بین اکسیژن و هیدروژن، برق تولید می‌کنند. در آند، هیدروژن طبق واکنش ذیل اکسیده می‌شود:
در آن آب تولید شده و دو الکترون آزاد می‌شوند. این الکترون‌ها ازطریق یک مدار خارجی جریان یافته و به کاتد بازگشته و اکسیژن را در واکنش کاهش می‌دهند:
در آن یون‌های هیدروکسید تولید می‌شود. این واکنش شبکه‌ای یک مولکول اکسیژن و دو مولکول هیدروژن در تولید دو مولکول آب، تولید می‌کند. برق و گرما به صورت محصولات جانبی این محصول تشکیل می‌شوند. دو الکترود از طریق ماتریس متخلخل اشباع شده با یک محلول آلکالینی آب مثل هیدروکسید پتانسیم، جداسازی می‌شوند، محلول‌های آلکالینی آبی دی اکسید کربن را بازگشت نمی‌دهند. بنابراین پیل سوختی به راحتی سمّی می‌شود. به این دلیل، پیل سوختی به اکسیژن خالص یا حداقل هوای پاک نیاز دارد. این فرآیندها نسبتاً گران هستند بنابراین در تکنولوژی AFC چندان توسعه نیافته‌اند. AFC ها، ارزانترین پیل‌های سوختی برای تولید‌کننده‌ها محسوب می‌شوند. کاتالیزور برای الکترودها می‌تواند تعدادی مواد شیمیایی مختلف را داشته باشد که نسبتاً در مقایسه با انواع پیل‌های سوختی دیگر ارزانتر است. از نظر تجاری، AFC ها اخیراً بصورت دو قطبی در این تکنولوژی توسعه یافته‌اند و به نظر می‌رسد در آینده‌ای نزدیک تک قطبی شوند. یکی از پیشرفت‌های اخیر، پیل سوختی آلکالینی جامد است که در آن بجای یک مایع از غشاهای تبادل اکنون استفاده می‌شود. این تکنولوژی در دانشگاه Surrey در انگلستان پیشگام است.
10- پیل سوختی اتانول مستقیم پیل‌های سوختی اتانول مستقیم یا DEFC ها بخش پیل‌های سوختی تبادل پروتونی هستند که در آن سوخت، یعنی اتانول، بهسازی نمی‌شود اما مستقیماً به پیل سوختی تغذیه می‌شود.
مزایا DEFC ها از اتانول در پیل سوختی بجای متانول سمی استفاده می‌کنند. اتانول نسبت به متانول جذابیت بیشتری دارد زیرا در زنجیرۀ تأمین به راحتی قابل استفاده است. همچنین اتانول سوختی است که راحت‌تر و توسط مشتریان زیادی مورد استفاده قرار می‌گیرد. اتانول یک مایع غنی از هیدروژن است و دارای چگالی انرژی بالاتر در مقایسه با متانول است. اتانول را می‌توان از توده‌های زیستی متعدد و زیادی ازطریق فرآیند مخمر از منابع تجدیدشدنی مانند نیشکر، گندم، ذرت و یا حتی کاه حاصل کرد. بنابراین اتانول بیوزیستی (یا بیواتانول) بسیار جذاب‌تر است زیرا در زمان رشد غلات بیوسوختی، میزان قابل توجهی دی اکسید کربن به اتمسفر فرستاده و بیوسوخت‌ها را تولید می‌کند و از سوختن این بیوسوخت‌ها، سوخت خود را تأمین می‌کند. این ماده دربرابر استفاده از سوخت‌های فسیلی برعکس عمل می‌کند. استفاده از اتانول همچنین بر چالش‌های ذخیره سازی و زیرساختاری هیدروژن برای کاربردهای پیل‌های سوختی غلبه می‌کند. در پیل‌های سوختی، اکسیداسیون هر سوخت نیاز به استفاده از یک کاتالیزور برای حصول چگالی‌های لازم برای تولید تجاری پیل‌های سوختی دارد و کاتالیزورهای پلاتینوم بخشی از مواد بسیار بهره‌ور اکسیداسیون مولکول‌های آلی کوچک محسوب می‌شود.

 

[mahdi.adelinasab]

ادامه...

ادامه...

پیامدها کاتالیزورهای پلاتینوم گران هستند بنابراین در عمل استفاده از اتانول بعنوان سوخت برای یک پیل سوختی PEM نیاز به یک کاتالیزور جدید دارد. الکتروکاتالیزورهای نانوساختار (برای مثال Hypermec by ACTASPA) برمبنای فلزات ارزان مثل Fe، Co، Ni در آند و Ni، Fe یا Co در کاتد توسعه یافته‌اند. با اتانول، چگالی‌های نیرو به بزرگی mw/cm2 140 در V 5/0 در با پیل‌های Self-breathing حاصل می‌شود که حاوی غشاهای تبادل آنیون تجاری هستند. این کاتالیزور حاوی فلزات گرانقیمت نیست. در عمل ذرات ریز فلز در یک زیر لایه ثابت می‌شود، بطوریکه یک کاتالیزور بسیار فعال بدون استفاده از فلزات گرانقیمت تولید می‌کند. یک پلیمر بعنوان یک الکترولیت عمل می‌کند. شارژ توسط یون هیدروژن (پروتون) انجام می‌شود. اتانول مایع (C2H5OH) در آند در حضور آب اکسیده شده Co2، یون‌های هیدروژن و الکترون تشکیل می‌دهد. یون‌های هیدروژن ازطریق الکترولیت انتقال می‌یابند. آنها در آند با اکسیژن واکنش داده و از هوا و الکترون‌های مدار خارجی، آب تشکیل می‌دهند. Technofil یک نوع پیل سوختی اتانول مستقیم W 5/1 تولید کرد. این نوع پیل شامل دو پیل سوختی تک قطبی است که ولتاژ خروجی آن 9/0 تا 5/0 ولت است که به بارگذاری آن بستگی دارد. پیل‌های بیو- اتانول باعث تعادل چرخۀ این سوخت می‌شوند زیرا میزان تبادل پیل سوختی در مقایسه با موتور احتراق داخلی افزایش می‌یابد. اما اشکال موجود در سطح جهانی ممکن است فقط در بعضی سالها با رشد و توسعه پیل‌های سوختی متانول مستقیم و اتانول در ورای پیل‌های سوختی هیدروژنی روبرو بوده‌‌اند.
11- پیل سوختی غشای تبادل پروتون پیل‌های سوختی غشای تبادل پروتون نوعی پیل سوختی محسوب می‌شوند که برای کاربردهای انتقالی و همچنین کاربردهای ثابت و متحرک به کار می‌روند. ویژگی‌های متمایز آن‌ها شامل حیطه‌های گرمای فشار پایین‌تر و غشای الکترولیت پلیمر خاص است.
واکنش ها یک پیل سوختی غشای تبادل پروتون، انرژی شیمیایی آزاد شده را از طریق واکنش الکتروشیمیایی هیدروژن و اکسیژن به انرژی الکتریکی تبدیل می‌کند و مستقیماً از احتراق هیدروژن و گاز اکسیژن، انرژی گرمای تولید می‌کند. جریان هیدروژن به آند الکترود غشایی MEA می‌رود. در آند، کاتالیزور در پروتون و الکترون قرار دارد. واکنش اکسیداسیون نیمه پیل بصورت زیر نمایش داده می‌شود:
Eo = 0VSHE

پروتون‌های تشکیل شده از طریق غشای الکترولیت پلیمر به کاتد نفوذ می‌کنند. این الکترون‌ها در طول مدار بارگذاری خارجی به کاتد MEA رفته و یک جریان خروجی برای پیل سوختی ایجاد می‌کند. همچنین، همزمان جریان اکسیژن به کاتد MEA می‌رود. در کاتد، مولکول‌های اکسیژن با پروتون‌ها ازطریق غشای الکترولیت پلیمر واکنش داده و الکترون‌ها ازطریق مدار خارجی مولکول‌های آب را تشکیل می‌دهند. این کاهش واکنش نیمه پیل به صورت ذیل نشان داده می‌شود.
Eo = 1.229VSHE

غشای الکترولیت پلیمری در عمل، غشاء باید یون‌های هیدروژن را هدایت کند، اما الکترون‌ها تحت تأثیر «مدار کوتاه» در پیل سوختی اینطور عمل نمی‌کنند. غشاء نباید به گازها اجازۀ عبور به جهت دیگری از پیل را بدهد، این مسئله بعنوان «گذرگاه» شناخته شده است. درنهایت غشاء باید درمقابل کاهش در کاتد و همچنین افزایش محیط اکسیداتیو در آند مقاوم باشد. متأسفانه، هنگامی که مولکول هیدروژن به دو نیم می‌شود، با استفاده از پلاتینوم این کار به آسانی صورت می‌گیرد و دو نیم شدن مولکول اکسیژن قوی‌تر به سختی صورت می‌گیرد و درنتیجه مقدار زیادی انرژی الکتریکی به هدر می‌رود. هیچ مادۀ کاتالیزوری خاصی برای این فرآیند کشف نشده است و پلاتینوم بهترین گزینه آن است. یک موضوع دیگر در هدر رفتن مواد، مقاومت غشاء نسبت به جریان پروتون است که تا جایی که امکان دارد یعنی تا Mm 50 کوچک می‌شود. PEMFC کاندیدای اولیه برای کاربرد در وسایل نقلیه و وسایل متحرک با کلیه اندازه‌ها تا اندازۀ تلفن‌های موبایل است، زیرا دارای فشردگی می‌باشد. با این وجود، هدایت آب و مدیریت آن در این کاربردها هم تلقی می‌شود: آب زیاد در غشاء ایجاد می‌شود و قسمت بسیار کمی از آن تبخیر می‌شود، در هر دو مورد، نیروی خروجی کاهش می‌یابد. مدیریت آب یک مشکل بسیار مهم در سیستم‌های PEM محسوب می‌شود. حیطه وسیعی از این محلول‌ها برای مدیریت آب وجود دارد که شامل تلفیق پمپ‌های الکترواسمزی است بعلاوه، کاتالیزور و پلاتینوم در غشاء، به راحتی از طریق مونواکسید کربن سمی می‌شود و این غشاء به یون‌های فلزی حساس است. زیرا این یون‌ها باعث خوردگی صفحات دوقطبی فلزی، اجزای فلزی در سیستم پیل سوختی یا باعث آلودگی در اکسیدان/ سوخت می‌شود. سیستم‌های PEM که از متانول بهسازی شده استفاده می‌کنند در Daimler chrysle Necar5 ارائه شده‌اند. متانول بهسازی شده واکنش را برای حصول هیدروژن صورت داده و فرآیندی بسیار پیچیده است که نیاز به تخلیص سازی از مونواکسید کربن تولید شده در واکنش دارد. کاتالیزور پلاتینومی لازم است تا مونواکسید کربن نتواند وارد غشاء شود. این سطح نباید به بیش از 10 بخش در میلیون تجاوز کند. بعلاوه زمان راه‌اندازی چنین رآکتور بهسازی حدود نیم ساعت است. متانول و بعضی دیگر از بیوسوخت‌ها را می‌توان به پیل سوختی PEM بطور مستقیم بدون بهسازی، تغذیه کرد، بنابراین یک پیل سوختی متانول مستقیم (DMFC) ایجاد می‌شود. این وسایل با محدودیت‌های خاصی کار می‌کنند. معمول‌ترین غشاء Nafion است که توسط Dupont به کار می‌رود و توسط آب مایع سطح غشاء را برای انتقال پروتون‌ها مرطوب می‌سازد. امکان استفاده از حرارت بیش از 80 تا در آن وجود ندارد، زیرا این غشاء خشک خواهد شد. همچنین سایر انواع غشاهایی که اخیراً تولید شده‌اند برمبنای پلی بنزیمیزودول (PBI) یا اسید فسفریک هستند که تا بیش از (PBI) بدون استفاده از مدیریت آب تحمل گرما را دارند: دمای بالاتر برای بهره‌وری بیشتر، چگالی نیرو و خنک‌سازی آسان، کاهش حساسیت به مونوکسید کربن سم دارو قابلیت کنترل بهتر از ویژگی‌های Nafion است که در محصولات اخیر هنوز یافت نمی‌شود و این امر باعث شده است که هنوز از آن استفاده شود. شرکت‌های تولید کنندۀ غشای PBI مثل Celanese و PEMEAS در اروپا هنوز تحقیقات گسترده‌ای دربارۀ این غشاها صورت می‌دهند. بهره‌وری PEM ها در حیطه 40-60 درصد مقدار گرمایی بالاتر هیدروژن (HHV) حاصل می‌شود.

 

[mahdi.adelinasab]

ادامه...

ادامه...

تاریخچه قبل از اختراع پیل‌های سوختی PEM پیل‌های سوختی موجود مثل پیل‌های سوختی اکسید جامد تنها در شرایط خاصی مورد استفاده قرار می‌گرفتند. چنین پیل‌های سوختی به مواد بسیار گرانقیمت احتیاج داشتند و به دلیل اندازه‌ خاصی که دارند تنها برای کاربردهای ثابت به کار می‌روند. این موارد در پیل سوختی PEM قابل مشاهده است. پیل سوختی PEM در اوایل دهه 1960 توسط ویلیام توماس گروب ولی نیدراخ از شرکت جنرال الکتریک ابداع شد. در ابتدا، غشاهای پلی استیرن سولفومات برای الکترولیت‌ها مورد استفاده قرار می‌گرفتند، اما آنها در 1966 توسط یونومر Nafion جایگزین شدند که دارای دوام و عملکرد بهتر نسبت به پلی ایترن سولفونات بودند. پیل‌های سوختی PEM در ناساز برای سفینه‌های فضایی مورد استفاده قرار می‌گرفتند اما آنها توسط پیل‌های سوختی آلکالین در برنامه‌های آپولو و شاتل فضایی جایگزین شدند. همزمان هواپیمایی پرات و وتینی در جنرال الکتریک، اولین پیل‌های سوختی غشای تبادل پروتون (PEMFC) را برای موشک‌های فضایی Gemini در اوایل دهه 1960 توسعه دادند. اولین موشک که در آن از استفاده PEMFC شد، موشک GeminiV بود. با این وجود، در موشک‌های فضایی آپولو و موشک‌های آپولو سویوز، اسکی‌لاب و شاتل از پیل‌های سوختی طرح باکون که توسط شرکت هواپیمایی پرات و وتینی ارائه شده استفاده شد. در این پیل‌ها مواد بسیار گرانقیمت مورد استفاده قرار گرفت و این پیل‌های سوختی نیاز به هیدروژن و اکسیژن خالص داشتند. این پیل‌ها نیاز به دمای عملکردی بالا داشتند و این یک مشکل در بسیاری از کاربردهای آنها محسوب می‌شد. با این وجود، پیل‌های سوختی برای مقادیر سوختی بزرگ قابل استفاده بودند. علی‌رغم موفقیت و فائق آمدن برا این مشکلات، سیستم‌های پیل سوختی در مصارف موشک‌های فضایی و سایر مصارف خاص که با هزینه بالا همراه بود، محدود می‌شدند. این موضوع تا اواخر دهه 1980 و اوایل در 1990 ادامه داتش سپس این پیل‌های سوختی گزینه‌ای ایده‌آل برای کاربردهای گسترده‌تر محسوب شدند. چندین اختراع خاص مثل بازگزاری کاتالیزور پلاتینوم اندک و الکترودهای فیلم نازک، هزینۀ پیل‌های سوختی را کاهش داده و باعث توسعه سیستم‌های PEMFC شد. با این وجود، گفتگوهای خاص دیگری دربارۀ اینکه پیل‌های سوختی هیدروژنی می‌توانند یک تکنولوژی واقعی برای استفاده در ماشین‌ها و وسایل نقلیه در دهه‌های آتی باشند یا نه، صورت گرفته است.
12- باتری جریانی یک باتری جریانی نوعی باتری است که در آن الکترولیت شامل یک یا دو نوع جریان خاص الکترواکتیو ازطریق یک رآکتور/ پیل توانی است که در آن انرژی شیمیایی به الکتریسیته (برق) تبدیل می‌شود. بعلاوه این الکترولیت در خارج از آن ذخیره شده بخصوص در مخزن‌ها، و اغلب ازطریق یک پیل از رآکتور پمپاژ شده، طوریکه سیستم‌های تغذیه آن مشخص هستند. پیل‌های سوختی اغلب بعنوان وسایل الکتروشیمیایی برای تبدیل انرژی شیمیایی به الکتریسیته (برق) مطرح می‌شوند که در آنها واکنش دهنده‌ها از طریق رآکتور/ پیل توانی از یک منبع خارجی جریان می‌یابند. با تعاریفی که از باتری‌های جریانی ارائه شد می‌توان فهمید که آنها نوعی پیل سوختی محسوب می‌شوند. با این وجود، آنچه که دراینجا می‌توان به صراحت بیان کرد این است که الکترولیت در پیل سوختی در کلیه زمان‌ها در یک رآکتور باقی می‌ماند. آنچه که در رآکتور جریان می‌یابد فقط مواد شیمیایی الکترواکتیو است که غیرهادی می‌باشند. این دقیقاً در باتری‌های جریانی برعکس است زیرا حداقل الکترولیت آن از طریق رآکتور جریان می‌یابد. باتری‌های جریانی از سایر پیل‌های سوختی متمایز هستند زیرا واکنش شیمیایی آنها اغلب غیرقابل برگشت است یعنی آنها نوعی باتری ثانویه هستند که بدون جایگزینی مواد الکترواکتیو مجدداً شارژ می‌شوند. در مورد پیل‌های سوختی، منابع برق (الکتریسیته) و باتری‌های جریانی برای ذخیره سازی برق، باید از لحاظ اقتصاد هیدروژنی مدنظر قرار گیرند و بررسی شوند. در این مورد، شرکت European Patent انواع پیل‌های سوختی redox را بعنوان زیر بخش پیل‌های سوختی قابل تولید مجدد، طبقه‌بندی می‌کند.
انواع باتری‌های جریانی انواع مختلف باتری‌های جریانی شامل باتری‌های جریانی redox (کاهش اکسیداسیون) می‌باشد که در آنها کلیه اجزای الکترواکتیو در یک الکترولیت حل می‌شوند. اگر یک یا چند جزء الکترواکتیو به صورت لایه‌ای جامد ته‌نشین شوند، سیم بعنوان یک باتری جریانی هیبریدی مطرح می‌شوند. تفاوت اصلی بین این دو نوع باتری جریانی این است که انرژی باتری جریانی مطرح می‌شوند. تفاوت اصلی بین این دو نوع باتری جریانی این است که انرژی باتری جریانی redox را می‌تواند مستقل از توان باتری تعیین کرده زیرا این انرژی به حجم الکترولیت و توان اندازۀ رآکتور مرتبط است. باتری جریان هیبریدی نیز همانند یک باتری قراردادی، انرژی را به میزان مواد جامدی که در رآکتور استفاده می‌شوند، محدود می‌شود. در عمل، این بدین معنی است که زمان تخلیه شارژ باتری جریانی redox در توان کامل، متفاوت است و تغییر می‌کند و بسته به نوع نیاز این انرژی از چندین دقیقه تا چندین روز تغییر می‌کند درحالی که یک باتری جریانی هیبریدی می‌تواند از چندین دقیقه تا چندین ساعت تغییر کند. یک نوع دیگر از باتری‌های جریانی، پیل سوختی redox است. این یک رآکتور باتری جریانی قراردادی دارد که فقط برای تولید برق به کار می‌رود. شارژ مجدد ازطریق کاهش الکترولیت منفی با استفاده از سوخت (یعنی هیدروژن) و اکسیداسیون الکترولیت مثبت با استفاده از اکسیدان (اکسیژن یا هوا) رخ می‌دهد. از نمونه‌های باتری‌های جریانی redox، باتری جریانی redox وانادیوم، باتری برومید پلی سولفید و باتری جریانی redox اورانیوم را می‌توان نام برد. باتری‌های جریانی هیبریدی شامل برومین روی، روی- سریوم و باتری‌های جریانی کاملاً سربی هستند. پیل‌های سوختی Redox اغلب کمتر مصارف تجاری دارند.
مزایا و معایب باتری‌های جریانی Redox، نسبت به باتری‌های جریانی هیبریدی، دارای مزایای لی‌آوت قابل انعطاف، طول عمر طولانی، زمان پاسخگویی سریع هستند و نیازی به توازن شارژ ندارند و اشعه‌های خطرناک تولید نمی‌کنند. بعضی از انواع آنها دارای شارژ راحت، نگهداری آسان و اندک و مقاومت نسبت به شارژ زیاد یا تخلیه شارژ زیاد هستند. در سمت منفی، باتری‌های جریانی در مقایسه با باتری‌های استاندارد که نیاز به پمپاژ، سنسور، واحدهای کنترل و محفظۀ ثانویه دارند، پیچیده‌تر هستند.
کاربردها ملاحظات مذکور در باتر‌ی‌های جریانی نشان می‌دهد که این باتری‌ها دارای کاربردهای ثابت هستند. این باتری‌ها بصورت سطحی بارگذاری شده و برای ذخیره سازی الکتریسیته در شب بکار می‌روند و برق را بسیار مقرون به صرفه تولید کرده و انرژی ذخیره شده را از منابع قابل تجدید مثل هوا، یا خورشید برای تخلیه در طول اوج مصرف تأمین می‌کند. در این باتری‌ها از UPS استفاده می‌شود که درصورت خرابی و نقص، خرابی را برطرف می‌کنند. به علت اینکه باتری‌های جریانی سریعاً توسط جایگزینی الکترولیت «شارژ» می‌شوند، برای تأمین برق وسایل نقلیه مورد استفاده قرار می‌گیرند و استفاده از باتری‌های جریانی redox والادیوم برای بارگذاری سطحی در کاربردهای دیگر اغلب صورت می‌گیرد. کاربرد پتانسیل دیگر این باتری‌های جریانی redox والادیوم این است که کلیه پیل‌های الکترولیت را یکسان تقسیم می‌کنند. بنابراین، الکترولیت ممکن است با استفاده از تعدادی پیل شارژ شود و با استفاده از تعداد دیگری از آنها تخلیه گردد. به دلیل اینکه ولتاژ باتری با تعداد پیل‌های بکار رفته در باتری متناسب است، بنابراین بصورت یک مبدل dc-dc کار می‌کند. بعلاوه، اگر تعداد پیل‌ها متداوماً تغییر کند، مبدل نیرو می‌تواند ac-dc و ac-ac، یا dc-ac باشد که بطور متناوب توسط جعبه سوئیچینگ این کار صورت می‌گیرد.
13- پیل سوختی اسید فسفریک پیل‌های سوختی اسید فسفریک (PAFC) نوعی پیل سوختی محسوب می‌شوند که از اسید فسفریک بعنوان یک الکترولیت استفاده می‌کنند. الکترودها از کاغذ کربنی پوشیده شده از کاتالیزور پلاتونیوم ساخته شده‌اند که تولید آنها بسیار گران تمام می‌شود. آنها هیچ تأثیری بر ناخالصی‌های مونواکسید کربن در جریان هیدروژن ندارند. اسید فسفریک در دمای به جامد تبدیل شده و استفاده از آن با سختی صورت گرفته و عملکردهای متداوم PAFC را با محدودیت مواجه می‌کند. با این وجود، در یک حیطه عملکردی 150 تا 200 درجه سانتی‌گراد، آب را می‌توان به جریان هوا و آب داغ تبدیل کرد. پیل‌های سوختی اسید فسفریک برای کاربردهای ثابت با بهره‌وری حدود 80 درصد به کار می‌رود و بازار پیل‌های سوختی ثابت را نیز اشباع کرده‌اند. اولین تولید کننده تکنولوژی PAFC شرکت VTCPower است که یک واحد تحقیقاتی تکنولوژیکی در ناسا است. در 2005، واحدهای Purecell 200 KW 300 توسط شرکت QUTCPower برای خدمات گسترده جهانی تولید شدند.
14- پیل سوختی کربنات گداخته پیل سوختی کربنات گداخته (MCFCs) جزء پیل های دمای بالا می باشد که در دمای 600 درجه سانتی گراد وبالاتر عمل می کند . این نوع پیل ها بیشترین بازدهی رادرمیان پیل هایی نظیر پیل غشای تبادل پرتون، پیل اکسید جامد و پیل سوختی اسید فسفر یک دارند و مسائلی رانیز که برروی تکنولوژی اکسید جامد در مواد با دمای بالاپیش می آیند به همراه ندارند. پیل سوختی کربنات گداخته (MCFCs) در حال حاضر برای مصرف در نیروگاه های برق و گاز طبیعی و زغال سنگ جهت مصارف الکتریکی، صنایع و کاربردهای نظامی مورد استفاده قرار می گیرد. MCFC ها پیل های سوختی فرا دما می باشند که با استفاده ازترکیب یک الکترولیت با مخلوطی از نمک کربنات گداخته که در ماتریکس راکه متخلخلی از الکترولیت جامد بتا – آلومیینا (BASE) به حالت معلق قرار می گیرد، ساخته شده اند. بخاطر اینکه این مواد دردمای فوق العاده بالا یعنی بالاتر از 650 (در حدود 1200 فار نهایت) عمل می کنند، از فلزات ارزان می توان به عنوان کاتالیزور استفاده کرد که همین مسئله باعث کاهش هزینه می شود. بازدهی بهبود یافته دلیل دیگری است که باعث کاهش هزینه قابل توجهی در مقایسه با پیل های سوختی اسید فسفریک می شود. پیل های کربنات گداخته می توانند به بازدهی نزدیک به 60 درصدی برسند که میزان قابل توجهی از بازدهی 37 تا 42 درصدی کارخانه های سوختی اسید فسفریک بالاتر است. اگر میزان گرمای تلف شده قابل جذب و استفاده باشد، بازدهی سوخت حتی می تواند تا 85 درصد نیز افزایش پیدا کند. برخلاف پیل های سوختی آلکالاین (قلیایی) ، اسید فسفریک و پیل های سوختی غشای الکترولیت پلیمر، MCFCs به بهسازخارجی به منظور تبدیل سوخت های دارای چگالی انرژی به هیدروژن، احتیاجی ندارد. این سوختها به خاطر اینکه در دمای بالایی عمل می کنند و با انجام فرایندی که تبدیل داخلی نامیده می شود به خودی خود به هیدروژن تبدیل می شوند که همین امر خود باعث کاهش هزینه ها می شود. پیل های سوختی کربنات گداخته نسبت به تشکیل گازهای مونو اکسید کربن و دی اکسید کربن مستعد نیستند – بلکه می توانند حتی از اکسید های کربن بعنوان سوخت استفاده کنند – که همین امر باعث جذابیت آنها برای سوزاندن گاز های حاصل از زغال است. به خاطر اینکه آنها در مقایسه با سایر پیل ها نسبت به ناخالصی ها مقاوم ترند، دانشمندان معتقدند که این مواد حتی قادر به تبدیل داخلی زغال ها هستند و احتمال می دهند که می توان آنها رادر مقابل ناخالصی های نظیر گوگرد و ذرات حاصل از تبدیل زغال (که ناخالص ترین منبع سوخت های فسیلی است) به هیدروژن، مقاوم تر ساخت. تولیدکننده MCFCs شرکت FuelCell Energy است. ایراد اولیه این MCFC و تکنولوژی آن، طول عمر آن است، به خاطراینکه این پیل ها و الکترولیت های خورنده در دمای بالایی مورد استفاده قرار می گیرند، تجزیه اجزا فرآیند و خوردگی آنها تسریع می شود و همین مسئله باعث کوتاهی عمر پیل می شود. در حال حاضر دانشمندان به دنبال راهی هستند که مواد مقاوم به خوردگی را شناسایی کرده تا همگام با طراحی پیل های با عمر طولانی از کاهش کارایی آنها نیز جلوگیری شود.

 

[mahdi.adelinasab]

ادامه...

ادامه...

پیل سوختی MTU شرکت آلمانی MTU با مدیریت فردریش هافن در نمایشگاه هانوفر 2006، نوعی MCFCs ارائه کرد که بدون استفاده از سوختهای گازی 240 کیلووات برق تولید می کرد و بیست تن وزن داشت، هوایی که از دستگاه خارج می شد بسیار تمیز بود و جزء گروه دوده های آلوده کننده نبود. هوای خارجی از دستگاه 400 درجه سلسیوس گرما داشت که مناسب استفاده در بسیاری از صنایع بود. مزیت دیگر آن این بود که با استفاده از یک توربین بخار امکان تولید برق بیشتر وجود داشت. بسته به نوع تزریق گاز، بازدهی الکتریکی بین 42 تا 49 درصد بود. یک توربین بخار قادر بود این مقوله را تا 64 درصد افزایش دهد. این دستگاه برای تولید برق در کارخانجات بسیار مناسب بود.

15- پیل سوختی سرامیک پروتونی پیل سوختی سرامیک پروتونی بر مبنای یک ماده الکترولیت سرامیکی ایجاد می شود که از رسانایی پروتونی بالا در دماهای بالا جلوگیری می کند. PCFC ها دارای مزیت های گرمایی و جنبشی در عملیات فرا دما در 700 درجه سلسیوس هستند که با پیل های کربنات گداخته و اکسید جامد مشترکند، در حالیکه نمایانگر کلیه مزایای هدایت پرتون در الکترولیت پلیمر و پیل های سوختی اسید فسفریک هستند. دمای عملکردی بالا برای بدست آوردن بیشترین بازدهی الکتریکی به وسیله سوخت های هیدرو کربن امری ضروری است. PCFC ها قابلیت کار در دمای بالا و اکسیداسیون الکتروشیمیایی سوخت های فسیلی مستقیماً در آند را دارا است. که این موضوع مراحل میانی برای تولید هیدروژن و هزینه های فرایند بهسازی را حذف می کند. مولکولهای گاز سوخت های هیدرو کربنی در حضور بخار آب و اتم های هیدروژن بر روی سطح آن جذب شده و اتم های هیدروژن نیز به همراه دی اکسید کربن به عنوان محصول اولیه واکنش به اندازه کافی شرایط جذب به عنوان یک الکترولیت را حاصل می کند. به علاوه PCFC ها یک الکترولیت جامد دارند تا اینکه غشاء آنها به وسیله PEM خشک نشود و یا اینکه مایع از PAFC ها نشتی پیدا نکند. کورس تک (Coors Tek) برای اولین بار در مورد این پیل ها تحقیق کرده است.
16- پیل سوختی اکسید جامد (SOFC) پیل سوختی اکسید جامد، نوعی پیل است که نیروی برق را مستقیماً از یک واکنش شیمیایی بوجود می آورد و هنوز هم برخلاف پیل های عادی، این نوع پیل ها تماماً ترکیبی از مواد جامد، مخصوصاً سرامیک ها هستند. همچنین ترکیب آنها به آنها این اجازه را می دهد تا در دماهای بسیار بالاتر از پیل های تبدیلی عمل کنند. پیل های اکسید جامد (SOFC) اساساً برای مصارف ثابت با خروجی یک کیلو وات تا دو مگا وات بکار می روند. کاربرد آنها در دماهای بسیار بالا یعنی بین 700 تا 1000 درجه سانتیگراد است. گازهای خروجی آنها این قابلیت را دارند تا برای بازدهی بیشتر برق، توربین گازی دیگری را بکار اندازند. بازدهی در این سیستم های هیبریدی تا 70 درصد نیز می رسد و "وسیله گرما و نیروی ترکیبی" نامیده می شود. در این پیل ها، یون های اکسیژن در دمای بالا به یک ماده الکترولیت اکسید جامد منتقل می شوند تا با هیدروژن روی سطح آند واکنش دهند. در این نوع پیل ها به خاطر دمای عملکردی بسیار بالا، همانند پیل های تبادل پروتون، نیازی به کاتالیزورهای گران قیمت نیست. این بدان معنی است که SOFC ها به وسیله مونو اکسید کربن آلوده نمی شوند و این به نحوی عالی باعث انعطاف پذیری آنها می شود. پیل های اکسید جامد از دیر باز در متان ها، پروپان ها، بوتان ها و گاز های تخمیر مواد تبخیر شده و دوده های رنگی استفاده شده است. اما به هر حال مواد گوگردی موجود در سوخت، قبل از ورود به پیل باید از بین بروند و این امر به آسانی توسط یک بستر کربن فعال و یا جاذب روی امکان پذیر است. افزایش حرارت نیازمند فرایند گرما بخشی کند و هماهنگ در شروع کار است. معمولاً، 8 ساعت یا بیشتر برای این کار وقت لازم است. لوله های هندسی بسیار کوچک زمان شروع را سریع تر می کنند که معمولاً، 13 دقیقه است. برخلاف دیگر گونه های پیل های سوختی، SOFC ها می توانند چندین شکل هندسی داشته باشند. شکل هندسی دو وجهی نوعی شکل هندسی ساندویچی است که در اکثر پیل ها وجود دارد. در این شکل، الکترولیت بین دو الکترود به صورت ساندویچی قرار گرفته است. SOFC ها همچنین می توانند دارای شکل هندسی لوله مانند باشند که دراین صورت هوا یا سوخت از میان لوله هدایت می شود و گازهای دیگر در خارج از لوله جریان می یابند. طرح لوله ای به خاطر تسهیل عایق بندی و جداسازی سوخت از هوا در مقایسه با طرح دو وجهی بسیار مفیدتر است. عملکرد طرح دو وجهی بسیار بهتر از نوع لوله ای است، با این حال طرح دو وجهی در مقایسه با نوع لوله ای مقاومت کمتری دارد.

عملکرد پیل سوختی اکسید جامد از 4 لایه تشکیل شده است که 3 عدد از آن سرامیکی هستند. (به همین جهت جامد نامیده می شود.) یک پیل منفرد شامل این 4 لایه فشرده است که فقط چند میلی لیتر ضخامت دارد. هزاران عدد از این پیل ها نیز روی یک دیگر جمع می شوند، تا اینکه "پیل سوختی اکسید جامد" را تشکیل دهند. سرامیک های استفاده شده در این پیل ها تا زمانی که دما به سطح بسیار بالایی نرسد، بصورت الکتریکی و یونی فعال نمی شوند. در نتیجه این لایه ها زمانی فعال می شوند که دما بین 700 تا 1200 درجه باشد.
کاتد لایه کاتد سرامیک باید متخلخل باشد تا اینکه هوا از بین آن و بین الکترولیت عبور کند. مواد مختلف سرامیکی وجود دارند که به عنوان کاتد استفاده می شوند اما همه آنها باید هادی برق باشند. کاتد رأس مثبت پیل که اکترون درآن جاری می شود را تشکیل می دهد. این قسمتی است که نسبت به هوا آزاد گذاشته می شود و مقصود از این عمل استفاده از الکترون ها برای کاهش تبدیل مولکولهای اکسیژن در مجاورت هوا به یون ها ی اکسیژن است.
الکترولیت الکترولیت لایه متراکم و گاز مانند در هر پیل است که با تشکیل لایه ای هوای روی سطح کاتد را از سوخت روی سطح آند جدا می کند. مواد سرامیکی زیادی برای استفاده به عنوان الکترولیت مورد مطالعه قرار گرفته اند، اما اصلی ترین آنها بر پایه اکسید زیرکونیوم (zirconium) هستند. جدا از اینکه الکترولیت نسبت به هوا عایق است باید در مقابل الکتریسته نیز عایق باشد تا اینکه الکترون های، واکنش اکسیداسیون روی سطح آند قبل از اینکه به سطح کاتد برسند، به سطح یک مدار خارج منتقل شوند. اصلی ترین کار الکترولیت این است که باید قادر باشد که یونهای اکسیژن را از کاتد به آند هدایت کند. به این دلیل تناسب یک ماده الکترولیت با قابلیت هدایت یونی اندازه گیری می شود.
آند لایه های آند سرامیکی باید متخلخل باشند تا اینکه امکان عبور وجریان سوخت به سمت الکترولیت را فراهم کنند. درست مثل کاتد، آند نیز باید هادی برق باشد معمول ترین ماده مورد استفاده، cermet است که همراه نیکل مواد سرامیکی ترکیب شده و به عنوان الکترولیت مورد استفاده قرار می گیرد. آند ضخیمترین و قوی ترین لایه ای است که در هر پیل وجود دارد و لایه ای است که پیل را از لحاظ مکانیکی و ضربه ای حفاظت می کند. اگر از لحاظ الکترو شیمیایی بحث کنیم، کار آند استفاده از یون های اکسیژنی است که در الکترولیت انتشار یافته اند تا اینکه سوخت هیدروژنی را اکسید کنند. واکنش اکسیداسیون بین یون های اکسیژن و هیدروژن آب و الکتریسیته تولید می کند.
به هم پیوستگی به هم پیوستگی لایه سرامیکی یا فلزی است که در بین هر پیل جداگانه قرار می گیرد. مقصود از این لایه پیوستگی سلول ها به صورت سری است تا اینکه الکتریسیته ای که در هر پیل تولید می شود قابل ترکیب کردن باشد. به خاطر اینکه این حائل در مقابل اکسیداسیون وگرمای زیاد بدون حفاظ است، باید به طور فوق العاده ای مقاوم باشد. به این دلیل سرامیک ها به عنوان مواد حائل در دوره های بلند مدت بسیار موفق تر از فلزات عمل می کنند. اما این مواد سرامیکی بسیار گران قیمت هستند. خوشبختانه مواد فلزی ارزان قیمت در دماهای پایین تر (800-600 درجه) به طرز امید بخشی تولید شده اند که سبب توسعه SOFC ها گردیده اند.

 

[mahdi.adelinasab]

ادامه...

ادامه...

تحقیقات امروزه پژوهش های زیادی در جهت تولید SOFC با کاربرد در دمای پایین تر (600 درجه) صورت گرفته است تا اینکه هزینه مواد را کاهش دهد و منجر به استفاده از مواد فلزی با خواص مکانیکی بهتر و هدایت گرمای بیشتر شود. همچنین تحقیقات به سمت کاهش زمان آغاز واکنش به پیش می روند تا اینکه بتوان SOFC را در کاربردهای سیار نیز مورد استفاده قرار داد. به خاطر انعطاف پذیری سوخت آنها، امکان استفاده از آنها در دیزل بهسازی شده وجود دارد و این موضوع SOFC ها را به عنوان یک واحد توان کمکی بر کامیون های یخچال دار معرفی می کند. به ویژه، سیستم های خودروی دلفی و BMW در حال توسعه SOFC ها هستند که به عنوان واحد کمکی تولید نیرو در خودرو استفاده شوند. SOFC فرا دما تمام برق مورد نیاز خودروها را تأمین می کند تا اینکه بتوانند موتورهای کوچکتر و مفیدتری داشت. SOFC در هر دو خودروی بنزینی و دیزل کاربرد دارد و می تواند واحد تهویه هوا و دیگر سیستم های برق ضروری را در هنگام عدم نیاز به موتور و خاموش کردن آن راه بیندازد (برای مثال پشت چراغ قرمز) . Rolls-Royce گونه ای پیل سوختی اکسید جامد را با استفاده از مواد ارزان قیمت سرامیکی ساخته است شرکت Rolls-RoyceFuel Cell Systems در حال توسعه توربین گازی SOFC ها با یک سیستم پیوندی سوخت رسانی با گاز طبیعی برای تولید برق در مقیاس مگاوات می باشد. شرکت Ceres Power در حال توسعه نوعی SOFC متراکم با هزینه پایین و دمای پایین (500 تا 600) می باشد که از اکسید گادلینیوم سریوم به جای سرامیک های استاندارد رایج در صنعت نظیر یترازیرکونیا استفاده می کند و امکان استفاده از فولاد ضد زنگ را برای مراقبت از سرامیک ها فراهم می کند.
ITSOFC SOFC هایی که در دمای متوسط (بین 600 تا 800 درجه) به وجود می آیند ITSOFC نامیده می شوند.
نوع دیگری از پیل های سوختی پیل سوختی واحد بازساز (unitized regenerative fuellcell) است که به وسیله لابراتوار ملی لورنس لیورمور و آیرو وایرومنت مونریا در لیفرنیا توسعه یافته است. (URFC) این نوع پیل، پیل سوختی و عملکرد های الکترولیز را در یک واحد جمع می کند. با برعکس کردن جهت عملیات، آب و الکتریسیته به هیدروژن و اکسیژن تجزیه می شوند: اما در حالت عادی هیدروژن و اکسیژن به الکتریسته و آب مثل آنچه در یک پیل قراردادی رخ می دهد، تبدیل می شوند. شرکت Ovonic گونه ای از URFC را ارائه کرده است که هیدروژن و اکسیژن را مجدداً تولید نمی کند بلکه به جای آن انرژی را به صورت توده ای در پیل ذخیره می کند. شرکت Proton Energy System نوعی RFC تولید می کند که UNIGEN نام دارد و برای پشتبانی از سیستمهای توان، همچنین هوا و فضا و سیستم های نظامی استفاده می شود.
چرا از پیل های سوختی استفاده می شود؟ چرا دولت ایالات متحده با دانشگاه ها، سازمان های عمومی و شرکت های خصوصی برای پیروز شدن در همه تنش ها جهت ساخت منابع کاربردی انرژی یعنی پیل های سوختی همکاری می کند؟ تا کنون بیشتر از یک میلیارد دلار برای تحقیقات و توسعه پیل های سوختی سرمایه گذاری شده است. یک زیر ساختار هیدروژنی برای توسعه و نگهداری هزینه ای بیشتر از آنچه تصور کنیم دارد. (بعضی ها این مبلغ را تا 500 میلیارد دلار تخمین می زنند) . چرا رئیس جمهور فکر می کند که پیل های سوختی ارزش سرمایه گذاری دارند؟
دلیل اصلی آن، انجام تمام کارها توسط نفت است. آمریکا باید 55% نفت مورد نیازش را وارد کند. تا سال 2025، انتظار می رود که این میزان تا 68% افزایش یابد. منابع نفتی که در آمریکا مصرف می شود جهت حمل و نقل است. حتی اگر هر دو ماشین را به یکدیگر وصل کنیم تا سال 2025 ما نیازمند همان منابعی هستیم که امروز نیاز ما را تأمین می کنند. در حقیقت، آمریکا یک چهارم تمام نفت تولیدی جهان را مصرف می کند. اگر چه تنها 6/4 درصد مردم دنیا در آمریکا زندگی می کنند.
کارشناسان انتظار دارند که با کم شدن منابع در خلال چند دهه آینده، قیمت نفت افزایش پیدا کند. شرکت های نفتی به دنبال یافتن منابع نفتی و افزایش رقابت هستند که همین امر باعث افزایش قیمت نفت خواهد شد.
اما نگرانی هافقط در مورد امنیت اقتصادی نیست. هیأت روابط خارجی گزارشی رادرسال 2006 تحت عنوان "نتایج وابستگی به نفت در امنیت ملی ایالات متحده" انتشار داد. یک نیروی وظیفه، نگرانی های زیادی را در مورد اینکه چطور رشد نیاز آمریکا به نفت، امنیت ملت را کاهش می دهد، ابراز کرد. بیشترین گزارش ها بر روابط سیاسی بین کشورهایی که خواستار نفت هستند و کشورهایی که آن را تأمین می کنند متمرکز است. بسیاری از کشورها با منابع غنی نفت در مناطقی سرشار از بی ثباتی سیاسی و عدوات قرار دارند. دیگر ملت ها بر علیه حقوق بشر اقدام می کنند و یا حتی از سیاست های نظیر نسل کشی حمایت می کنند و این برای ایالات متحده و جهان بسیار مطلوب است که نگاه متفاوتی نسبت به منابع نفتی وجود داشته باشد تا اینکه از ایجاد چنین سیاست هایی جلوگیری شود.
استفاده از نفت و دیگر سوخت های فسیلی جهت تولید انرژی، آلودگی ایجاد می کند. مسائل مربوط به آلودگی های اخیر در خبرها بسیار ذکر شده است. – مثل فیلم "یک حقیقت ناگوار" که گویای این مسئله بود که تغییرات آب و هوا و اخطار جهانی باعث می شود که در آینده ساعت روز شمار روز قیامت به کار افتد. این امر موجب علاقمندی و خرسندی همگان است زیرا برای راه دیگری به جز سوزاندن سوخت های فسیلی جهت تولید انرژی پیدا شود. تکنولوژی پیل های سوختی راه چاره جذابی در مقابل وابستگی به نفت محسوب می شود. پیل های سوختی آلودگی ایجاد نمی کنند و در حقیقت آب را به عنوان محصول جانبی تولید می کنند. هر چند مهندسین تمرکز خود را بر روی تولید هیدروژن از منابعی مانند گازهای طبیعی برای مدت کوتاه معطوف کرده اند، اما مبتکران طراح هایی دارند تا اینکه راه هایی برای بازسازی و تولید هیدروژن فاقد ضرر برای محیط زیست در آینده بیابند. به خاطر اینکه امکان تولید هیدروژن از آب وجود دارد، ایالات متحده می تواند به طور چشمگیری به منابع داخلی خود برای تولید انرژی تکیه کند. دیگر کشورها نیز در حال اکتشاف کاربردهای پیل های سوختی هستند. وابستگی به نفت و اخطار جهانی از مشکلات بین المللی محسوب می شوند. چندین کشور برای پیشرفت تحقیقات و توسعه تلاش ها در رابطه با تکنولوژی پیل های سوختی با یکدیگر همکاری دارند. یکی از این همکاری ها، همکاری بین المللی برای اقتصاد هیدروژن است.
همکاری بین المللی برای اقتصاد هیدروژنی هند استرالیا ایتالیا برزیل ژاپن کانادا زلاندنو چین نروژ کمسیون اروپا کره جنوبی فرانسه فدراسیون روسیه آلمان بریتانیا ایسلند ایالات متحده به وضوح دانشمندان و تولید کنندگان باید راه درازی را بپیمایند تا پیل های سوختی چاره ای عملی برای روش های تولید انرژی در حال حاضر باشند. اما اکنون، با همکاری و حمایت جهانی، هدف داشتن منبع زیست پذیر و ماندنی بر پایه پیل سوختی امری واقعی در دو دهه آینده به نظر می رسد.

مشکلات پیل سوختی پیل سوختی ممکن است راه چاره ای برای مسائل مربوط به انرژی باشد، اما دانشمندان اول باید یک سری مشکلات مهم را برطرف کنند.
هزینه مهمترین مسئله مربوط به پیل های سوختی، هزینه گران آنها است. بسیاری از اجزای قطعات پیل ها گران قیمت هستند. در یک سیستم PEMFC، تبادل الکترون لایه ای، کاتالیزورهایی فلزی گران قیمت (معمولاً پلاتینیوم) ، لایه های انتشار گاز و صفحات دو قطبی، در حدود 70 درصد هزینه را تشکیل می دهند. برای قابل رقابت بودن این هزینه ها (در مقایسه با خودروهای بنزینی) ، پیل های سوختی باید دارای هزینه ای در حدود 35 دلار به ازای هر کیلو وات باشند. در حال حاضر، پروژه تولید انبوه هزینه ای بالغ بر 110 دلار برای هر کیلو وات دارد. در بعضی موارد، محققان باید میزان استفاده از پلاتینیوم به عنوان کاتالیزور را کاهش دهند و یا چاره ای برای آن پیداکنند.
دوام محققان باید لایه های PEMFC را که بادوام هستند و قابلیت کار در دماهای بالاتر از 100درجه را دارند و در دماهای محدود زیر صفر قابلیت استفاده دارند را توسعه دهند. بدین منظور 100 درجه مذکور مورد نیاز است که پیل سوختی با مقاومت بالاتری در برابر ناخالصی های سوخت بدست آید. به خاطر اینکه شما نسبتاً به طور مرتب یک اتومبیل را روشن و متوقف می کنید، برای یک لایه مهم است که تحت شرایط چرخشی، مقاوم بماند. لایه های کنونی در زمانی که چرخه روشن و یا خاموش می شود در حال فرسودگی هستند، مخصوصاً زمانی که دمای عملکردی افزایش پیدا می کند.
هیدراته کردن به این دلیل که لایه های PEMFC برای انتقال پروتون های هیدروژن باید هیدراته شوند، پژوهشگران باید دنبال راهی باشند تا اینکه باتوسعه سیستم های پیل سوختی امکان انجام کار در دماهای زیر صفر، محیط هایی با مرطوبت های کم و دماهای عملکردی بالا مقدور باشد. در دمای در حدود 80 درجه، عمل هیدراته کردن بدون سیستم هیدارته تحت فشار مقدور نیست. SOFC ها نیز در مورد دوام و بقا مشکلاتی را دارا هستند. سیستم های اکسید جامد مسائلی نظیر خوردگی مواد را به همراه دارند. عایق بندی کامل نیز از نگرانی های مهم محسوب می شود. هزینه SOFC ها نسبت به سیستم PEMFC دارای محدودیت کمتری است و به میزان 400 دلار در هر کیلو وات می رسد، اما ابزار آلات موجود برای رسیدن به این مقصود به دلیل هزینه های بالای مواد مهیا نیست در نتیجه دوام SOFC به دلیل آنکه مکرراً به دمای گرمایی رسیده و سپس تا دمای اتاق خنک می شود، کاهش می یابد.
سفارش دپارتمان طراحی فنی انرژی پیل های سوختی، اعلام کرد که تکنولوژی کنونی برای کمپرسورهای هوا در خودرو قابل استفاده نیست و این موضوع طراحی یک سیستم سفارشی با سوخت هیدروژن را مسئله ساز می کند.

 

[mahdi.adelinasab]

ادامه...

ادامه...

زیر ساختار به خاطر اینکه خودروهای PEMFC دارای چاره ای همیشگی برای مصرف کنندگان باشند، باید منبع تولید هیدروژن و زیرساختار سفارشی وجود داشته باشد. این زیرساختار باید شامل لوله، حمل و نقل، پمپ های سوخت رسانی و نیروگاه های تولید هیدروژن باشند. DOE امیدوار است که توسعه مدل های قابل فروش خودرو، باعث توسعه زیرساختار برای حمایت آن شود. حفاظت و دیگر ملاحظات سه هزار مایل محدوده قراردادی است که شما می توانید با یک ماشین با باک پر از بنزین بپیمایید. به خاطر ساختن یک خودروی پیلی قابل رقابت، محققان باید بر مسائلی نظیر ملاحظات نگهداری هیدروژن، وزن خودرو، حجم، هزینه و ایمنی آن فائق آیند. در حالیکه سیستم های PEMFC با اصلاحات در حال اجرا، سبکتر و کوچکتر می شوند، اما هنوز هم برای استفاده در خودروهای استاندارد بسیار بزرگ و سنگین هستند. همچنین نگرانی هایی در مورد ایمنی استفاده از پیل های سوختی وجود دارد. قانون گذاری باید قوانین جدیدی را برای برطرف کردن مسائل ناشی از تصادفات خودروهای پیلی و یا ژنراتوری وضع کنند. مهندسان باید سیستم های سفارشی ایمن و مطمئن هیدروژن را طراحی کنند.
بازدهی پیل های انرژی پیل های انرژی همانند موتورهای احتراقی دارای حداکثر بازدهی چرخه کارنو نیستند، زیرا با یک چرخه گرمایی کار نمی کنند. بعضی اوقات، این گزارش غلط بیان شده که پیل های سوختی از قوانین ترمودینامیک مستثنی هستند. به جای آن می توان توضیح داد که محدودیت هایی که به وسیله قانون دوم ترمودینامیک برعملکرد پیل ها اعمال می شوند و نسبت به محدودیت هایی که یک سیستم تبدیل انرژی قرار دادی اعمال می کند، شدت کمتری دارند. در نهایت، این پیل ها دارای بازدهی بالا در تبدیل انرژی شیمیایی به الکتریکی هستند، مخصوصاً زمانی که برای ایجاد نیروی کم مورد استفاده قرار می گیرند و از هیدروژن و اکسیژن خالص به عنوان واکنش گر استفاده می شود. بازدهی یک سوخت، به نوع پیل سوختی که در آن قرار دارد بستگی دارد، بر طبق یک قانون عمومی، هر چه کشش روی آن زیاد باشد، بازدهی آن کمترمی شود. یک باتری که به منظور تولید 6/0 ولت برق مورد استفاده قرار می گیرد، بازدهی در حدود 50 درصد دارد، معنی آن این است که 50 درصد انرژی هیدروژن موجود به انرژی الکتریکی تبدیل می شود و 50 درصد باقیمانده نیز به گرما تبدیل می شود. در مورد یک پیل هیدروژن قانون دوم بازدهی در ولتاژ 23/1 به صورت یکسان است و این زمانی است که در شرایط استاندارد کار کند. این ولتاژ به نسبت نوع سوخت مورد استفاده، کیفیت و دمای پیل متفاوت است. تفاوت میان آنتالپی واکنش و انرژی آزاد گیبس (که در هیچ زمانی امکان اصلاح ندارد) به صورت گرما و در طول پیل با هر افت در بازدهی تبدیل انرژی بروز می کند.
در عمل برای پیل سوختی ای که در هوا کار می کند (به جای اکسیژن محبوس) ، افت های ناشی از سیستم تأمین هوا باید مورد محاسبه قرار گیرند، که این عمل بستگی به فشار هوا و رطوبت آن دارد. این مسئله بازدهی را به طور قابل توجهی کاهش می دهد و آن را به محدوده بازدهی یک موتور احتراقی فشرده می رساند. بنابراین پیل های سوختی بازدهی کمتری در بازدهی های بالاتر دارند. این مسئله هم مهم است که این افت می تواند ناشی از تولید و حمل و نقل باشد که باید در محاسبات آورده شود. خودروهای پیل سوختی که با هیدروژن فشرده کار می کنند در صورت انتقال هیدروژن از نیروگاه به آنها، دو نوع بازدهی دارند که اگر هیدروژن درمیان گاز، تحت فشار قرار گیرد بازدهی 22 درصد و اگر هیدروژن مایع مورد استفاده قرار گیرد بازدهی 17 درصد خواهد بود. پیل های سوختی نمی توانند مانند یک باتری انرژی را در خود نگه دارند، اما در بعضی کاربردها، مثلاً نیروگاه های غیر جامع که بر پایه منابع غیر متداوم مانند نیروگاه های خورشیدی یا بادی قرار دارند این پیل ها با یک الکترولیز ترکیب شده و همراه با یک سیستم نگهداری انرژی، باعث ذخیره انرژی می شوند. بازدهی کلی (الکتریسته به هیدروژن و هیدروژن به الکتریسته) چنین نیروگاه هایی بسته به شرایط موجود 30 تا 50 درصد است. در حالیکه بازدهی باتری ارزان تری به نام اسید سرب در حدود 90 درصد است. سیستم پیل سوختی/ الکترولیزی میزان نامحدودی هیدروژن را می تواند در خود نگه دارد و بنابراین برای ذخیره دراز مدت انرژی مناسب تر است. پیل های سوختی اکسید جامد بر اثر عمل باز ترکیب اکسیژن و هیدروژن حرارت زیادی تولید می کنند. سرامیک، قابلیت کار در دمای 800 درجه را دارد. این گرما جذب شده و برای گرم کردن آب در ترکیب برق و گرما استفاده می شود. زمانی که گرما جذب شود، بازدهی نهایی به 80 تا 90 درصد می رسد. واحدهای ترکیبی گرما و نیرو برای فروش داخلی در اروپا توسعه یافته اند.
کاربردهای پیل سوختی
پیل های سوختی به عنوان منابعی مفید برای تولید برق در مکان های دور از دسترس نظیر، سفینه های فضایی، ایستگاه های هواشناسی دور دست، پارک های وسیع، مکان های روستایی و در کاربردهای معین نظامی به کار می روند. پیل سوختی بر پایه هیدروژن قابلیت تراکم دارد و سبک وزن است و قطعات متحرک مهمی ندارد. به خاطر اینکه پیل های سوختی قطعات متحرک ندارند و در آنها احتراق نیز صورت نمی گیرد، در شرایط ایده آل 9999/99 درصد قابلیت اعتماد و اطمینان دارند که معادل عدم اتلاف وقت حتی کمتر از یک دقیقه در طول شش سال است.
کاربرد جدیدی وجود دارد که "میکرو ترکیب گرما و قدرت" نام دارد، که نوعی ژنراتور داخلی برای خانه ها، ساختمان ها اداری و کارخانجات محسوب می شود. این نوع سیستم نیروی برق متداومی را ایجاد می کند و همزمان با آن هوای گرم وآب گرم را از گرمای تلف شده تولید می کند. بازدهی تبدیل سوخت به الکتریسیته به میزان اندک است، زیرا بیشتر انرژی به الکتریسیته تبدیل نمی شود و به صورت گرما آزاد می گردد. مقداری از این گرما هم مانند کوره های عادی از اگزوز خارج می گردد. بازدهی سیستم ترکیب گرما و قدرت هنوز هم کمتر از 100 درصد و در حدود 80 درصد است. اما در مورد انرژی های یک طرفه فرآیند، ناقص و بی بازده است و یکی از راه هایی که این عمل بهتر انجام شود به حداکثر رساندن برق تولیدی و استفاده از برق برای به راه انداختن یک پمپ گرمایی مفید است. پیل سوختی اسید فسفریک عظیم ترین بخش از محصولات CHP در دنیا را دارد و میزان بازدهی ترکیبی تا 80 درصد را تأمین می کند. UTC Power در حال حاضر بزرگترین تولید کننده PAFC است. پیل های سوختی کربنات گداخته در کاربردهای مشابه به کار رفته اند همچنین نمونه هایی از پیل اکسید جامد در حال حاضر وجود دارند. اما به خاطر اینکه سیستم های الکترولیز کننده قابلیت ذخیره سوخت در خودشان را ندارند، بر واحدهای ذخیره خارجی تکیه می کنند، با موفقیت در ترازهای عظیم ذخیره انرژی استفاده می شوند. استفاده در مناطق روستایی یکی از این مثال ها است. در این نوع کاربرد، باتری ها باید به صورت غول آسایی بزرگ باشند تا به نیازهای ذخیره سازی پاسخ بدهند. اما پیل های سوختی تنها به واحدهای ذخیره بزرگتری احتیاج دارند. (ترجیحاً ارزان تر از ابزار آلات الکتروشیمیایی) یک نمونه از این نوع برنامه های آزمایشی، در جزیره استوارت است که سیستمی کامل و مدار بسته را ساخته اند: پنل های خورشید یک الکترولیز را فعال می کنند تا هیدروژن تولید کند. هیدروژن در تانکرهای 500 گالنی ذخیره می شود از یک پیل Relion برای پشتیبانی کانل در خارج از محل های سیم کشی برق استفاده می کند. وب سایت SLEI جزئیات فنی بیشتری را ارئه می دهد.

 

[mahdi.adelinasab]

ادامه...

ادامه...

کاربردهای پشتیبانی
• کارخانه های تأمین نیرو
• وسایل نقلیه الکتریکی و هیبریدی (ترکیبی)
• برق کمکی
• تأمین برق غیر سراسری
• کامپیوترهای نوت بوک (برای کاربرد در جاهایی که شارژ AC ممکن است برای هفته ها مقدور نباشد.)
• ابزار آلات شارژ قابل حمل برای وسایل کوچک الکترنیک (برای مثال یک سیم که موبایل شما را شارژ می کند.)
حمل و نقل هیدروژن و تزریق دوباره سوخت اولین جایگاه سوخت زنی عمومی هیدروژن در آوریل 2003 در ریک جاویک- ایسلند گشایش یافت. این جایگاه خدماتی را به 3 اتوبوس ساخت دایملر کرایسلر که مشغول ارائه خدمات در حمل و نقل عمومی شهر هستند ارائه می کند. این جایگاه هیدروژن مورد نیازش را خودش تأمین می کند و این کارها را با استفاده از واحد الکترولیزگر صورت می دهد و دوباره نیاز به پرکردن هیدروژن ندارد: مواد اولیه آن فقط برق و آب است. شرکت هلندی رویال شل یکی از شرکای این پروژه است. این جایگاه سقف ندارد تا اینکه امکان فرار هیدروژن نشت کرده به اتمسفر را فراهم کند. ون الکتریکی جنرال موتور که در سال 1966 ساخته شد، اولین تلاش صنعت خودروسازی برای ساختن اتومبیلی با نیروی پیل هیدروژنی بود. ون الکتریکی که دو برابر یک ون معمولی وزن داشت قادر بود 70 مایل بر ساعت حرکت کند. در سال 2001 کرایسلر ناتریوم، پروسسور هیدروژنی خودش را به کار بست که به وسیله واکنش میان بوروهیدرید تولید می کرد. کرایسلر ادعا کرد که این واکنش به صورت طبیعی و فراوان در آمریکا انجام می گیرد. هیدروژن نیروی الکتریکی در پیل های سوختی ایجاد می کند که تقریباً عملیات را بدون صدا انجام می دهد و تا محدوده ای به اندازه 300 مایل بدون ایجاد مزاحمت برای مسافرین کار می کند. کرایسلر همچنین خودرویی را ارائه داد که هیدروژن را از بنزین جدا می کرد که هدف از ساخت این خودرو کاهش مصرف سوخت بدون تکیه بر زیرساختار های فاقد هیدروژن و جلوگیری از ایجاد تانکرهای ذخیره سازی بزرگ بود. در سال 2005 شرکت بریتانیایی Intelligent Energy اولین موتورسیکلت هیدروژنی که ENV نامیده می شد را تولید کرد. این موتورسیکلت قابلیت نگهداری سوخت برای مسافرت 4 ساعته را داشت و می توانست 100 مایل در محیط شهری را طی کند. نهایت سرعت آن 50 مایل در ساعت بود. هوندا نیز قصد دارد موتور سیکلت پیل سوختی خود را ارائه کند. تعداد زیادی از نمونه ها و محصولات ماشینی و یا اتوبوس ها بر پایه تکنولوژی پیل سوختی تحت بررسی قرار گرفته و یا ساخته شده اند. شرکت های تولید کننده موتور در حال تحقیق در این مورد هستند. هوندا در گزارشی اعلام کرده است که خودروی هیدروژن خود را در سال 2008 ارائه می کند. در حال حاضر، تیمی از دانشجویان کالج به نام "محققان انرژی" در صدد هستند یک قایق با نیروی یک پیل سوختی هیدروژنی طراحی کنند. این طرح "Tritoo" نام دارد. نمونه زیر دریایی های 212 از پیل های سوختی برای باقی ماندن در زیر آب به مدت هفته ها بدون نیاز به برگشتن به سطح آب استفاده می کنند. محققان و شرکای صنعت بوئینگ در سر تا سر اروپا طرحی دارند تا اینکه یک پرواز آزمایشی در سال 2007 انجام دهند و در این آزمایش از یک هواپیمای مجهز شده به پیل سوختی و باتری های سبک استفاده کنند. هواپیمای مورد نظر اخیراً کامل شده وآزمایش های کلی سیستم های کاری آن در حال انجام است تا اینکه آماده برخاستن از زمین و پرواز آزمایشی شود. در این هواپیما از یک پیل تبادل پروتون لایه ای و باتری لیتیوم – یونی به صورت ترکیبی استفاده می شود تا اینکه موتورهای الکتریکی که در دو سمت هواپیما قرار دارند را به کار اندازند.
اقتصاد هیدروژن استخراج الکتروشیمیایی انرژی از هیدروژن به صورت پیل سوختی، متدی مؤثر برای رفع نیازهای انرژی انسان است و نیاز به راه اندازی یک زیرساختار برای اقتصاد هیدروژن را مطرح می کند. اما این مسئله باید مورد توجه قرار گیرد که با توجه به مفهوم خودروی هیدروژنی، احتراق هیدروژن در یک موتور درون سوز اغلب با فرآیند الکتروشیمیایی تولید الکتریسیته از طریق پیل های سوختی صورت می گیرد که در آنها هیچ احتراقی به وجود نمی آید. هر روی فرآیندها نیازمند ایجاد اقتصادی بر پایه هیدروژن هستند قبل از اینکه به صورت تجاری در آیند. احتراق هیدروژن شبیه احتراق مواد نفتی است و از لحاظ بازدهی Carnot دارای محدودیت هستند، اما کاملاً متفاوت از فرآیند شیمیایی تبدیل هیدروژن به الکتریسته و آب بدون احتراق هستند. پیل های سوختی هیدروژنی تنها آب از خود خارج می کنند در حالی که مستقیماً از تغییرات متان یا گازهای طبیعی، دی اکسید کربن تولید می شود. هیدروژن به عنوان یک حامل انرژی شناخته می شود و عموماً یک منبع انرژی نیست به خاطر اینکه از منابع تولید انرژی دیگر مثلاً سوختن مواد نفتی، انرژی باد و سلول های خورشیدی بوجود می آید. به هر حال، هیدروژن زمانی که از منابع هیدروژنی زیر زمین، متان و گازهای طبیعی، زغال سنگ و یا سنگ نفت استخراج می شود به عنوان منبع انرژی مطرح می شود. الکترولیز که نیازمند الکتریسیته است و الکترولیز فرا دما/تولید ترموشیمیایی که نیازمند گرمای زیاد است، دو روش شیمیایی ابتدایی برای استخراج هیدروژن از آب هستند. در سال 2005، 7/49 درصد برق تولید شده در آمریکا از زغال سنگ تأمین شده است، 3/19 درصد آن از انرژی هسته ای، 7/18 از گازهای طبیعی، 5/6 درصد از هیدروژن الکتریسیته، 3 درصد از مواد نفتی و 8/2 درصد باقی مانده بیشتر از گرمای زمین، خورشید و زیست توده ها تأمین شده اند. زمانی که هیدروژن در فرآیند الکترولیز تولید می شود، انرژی از این منبع حاصل می شود. اگر پیل سوختی تنها گرما و آب را به عنوان مواد زائد خارج کند، آلودگی هم تولید می شود که هیدروژن نیز همراه با آن است. مگر اینکه از مواد معدنی استخراج شود و یا به وسیله انرژی خورشید، باد یا سایر انرژی ها تولید شود. محصول هیدروژن همانند منبعی که برای تولید آن به کار می رود، خالص است. امروزه پیل های سوختی در دمای پایین نظیر، پیل تبادل پروتون لایه ای، پیل سوختی متانول مستقیم و پیل اسید فسفریک استفاده زیادی از کاتالیزورها دارند. ناخالصی ها باعث آلودگی کاتالیزورها می شوند. بنابراین کاتالیزورهایی با چگالی بالاتر نیاز است. اگر چه پلاتینیوم به عنوان "Showstopper" برای تولید آینده توسط شرکت های تجاری مورد توجه قرار گرفته است، اما بیشتر پیش بینی ها نشان می دهد که منابع پلاتینیوم در حال کاهش قیمت آن در حال صعود است و نسبت به صرفه جویی و چرخه بازگشت پلاتینیوم بی توجهی صورت می گیرد. مطالعات اخیر در لابراتوار ملی بوخاون، منجر به جایگزینی پلاتینیوم با یک پوشش بر پایه طلا – پالادیوم شد که نسبت به آلودگی ها حساسیت کمتری دارد و از این جهت به طور قابل توجهی عمر پیل را بهبود می بخشد. هدف کنونی برای میزان استفاده از پلاتینیوم در پیل های سوختی 2/0 گرم در هر کیلو وات است – که عاملی برای 5 درجه کاهش بر بارگذاری های فعلی است – و مطالب اخیر گفته شده توسط سازندگان تجهیزات اصلی نشان می دهد که این مسئله امکان پذیر است. همچنین این موضوع تماماً یک پیش بینی است که باز چرخه اجزاء پیل های سوختی، نظیر پلاتینیوم ها انجام پذیر است یک شرکت به نام "نداستک" قبلاً اعلام کرده بود که دستگاه آن تا 98 درصد قابلیت باز چرخشی را دارا ست.

تحقیقات و توسعه

• آگوست 2005: در مؤسسه تکنولوژی گرجستان محققان، از تریازول به عنوان افزاینده دمای کاری پیل های PEM از کمتر از 100 درجه تا بیشتر از 120 درجه استفاده کردند و مدعی شدند که این فرآیند نیاز کمتری به خالص سازی مونواکسیدکربن در سوخت هیدروژنی دارد.
• سپتامبر 2005: دانشمندان دانشکده فنی دانمارک اعلام کردند که روشی را جهت ذخیره هیدروژن به صورت آمونیاک اشباع شده در سطحی نمکین ابداء کرده اند و مدعی شدند که این راهی ارزان قیمت و ایمن برای ذخیره سازی است.
• ژانویه 2006: Virent Energy System بر روی روشی ارزان قیمت برای تولید هیدروژن مورد نیاز از ترکیبات معینی از آب و شکر کار می کند. اگر چنان تکنولوژی ای با موفقیت همراه باشد بسیاری از مسائل زیرساختی در مورد اقتصاد هیدروژنی را حل می کند.

 

[mahdi.adelinasab]

ادامه...

ادامه...

چکیده :
پیل سوختی چیست؟ پیل سوختی وسیله ای است که با استفاده از یک واکنش شیمیایی، برق تولید می کند. هر پیل سوختی دو الکترود دارد، یکی مثبت و دیگری منفی که به ترتیب کاتد و آند نامیده می شوند. واکنش هایی که برق تولید می کنند در الکترودها رخ می دهند. هر پیل سوختی همچنین دارای یک الکترولیت است که ذرات شارژ شده الکتریکی را از یک الکترود به الکترود دیگر می برد و کاتالیزور که سرعت واکنش در الکترود ها را افزایش می دهد. هیدروژن سوخت پایه است، اما پیل های سوختی به اکسیژن هم نیاز دارند. یکی از جاذبه های پیل های سوختی این است با ایجاد آلودگی ناچیز برق تولید می کنند. بیشتر هیدروژن و اکسیژنی که در تولید برق به کار می روند نهایتاً باعث ایجاد محصولی جانبی به نام آب می شوند. یک پیل سوختی تنها مقدار بسیار کمی جریان مستقیم تولید می کند. در عمل، تعداد زیادی از پیل های سوختی با هم به صورت یک توده در می آیند. پیل یا توده، دارای اصولی یکسان هستند.
پیل های سوختی چگونه کار می کنند؟ هدف از ایجاد پیل سوختی تولید جریان الکتریکی است که بتوان آن را از پیل خارج کرد و مورد استفاده قرار داد. نظیر روشن کردن یک موتور الکتریکی یا روشن کردن یک لامپ یا شهر. به خاطر رفتاری که جریان الکتریسیته دارد، به پیل سوختی بر می گردد و یک مدار کامل الکتریکی را تشکیل می دهد. واکنش های شیمیایی که در این جریان به وجود می آیند کلید درک طریقه کارکردن پیل ها است. چند نوع پیل سوختی وجود دارد و هر کدام کمی متفاوت عمل می کنند. اما در مجموع اتم های هیدروژن به قسمت آند پیل وارد می شوند، یعنی در جایی که یک واکنش شیمیایی، الکترون های آنها را آزاد می کند. اتم های هیدروژن یونیزه شده و بار الکتریکی مثبت دارند. الکترون ها با بار منفی، جریان در سیم ها را برای کار فراهم می کنند. اگر جریان متغیر مورد نیاز باشد، خروجی DC پیل سوختی باید مجهز به ابزار تبدیل جریان به نام "مبدل" باشد. اکسیژن وارد پیل سوختی در کاتد می شود و در بعضی از انواع پیل ها، اکسیژن با الکترون های بازگشتی از جریان الکتریسیته ترکیب شده و یون های هیدروژن از طریق الکترولیت به سمت آند رفته و در آنجا با یون های هیدروژن ترکیب می شوند. الکترولیت نقشی کلیدی را ایفا می کند، طوری که باید فقط به یون های مناسب اجازه انتقال بین کاتد و آند را بدهد. اگر الکترون های آزاد یا دیگر مواد بتوانند در سطح الکترولیت جاری شوند، عمل واکنش را منقطع می کنند. اگر هیدروژن و اکسیژن در سطح کاتد یا آند ترکیب شوند، آب پدید می آید که از پیل خارج می شود. تا زمانی که اکسیژن و هیدروژن یک پیل تأمین شود، پیل قابلیت تولید برق را داراست. تا زمانی که پیل ها برق را به صورت شیمیایی تولید می کنند (به جای احتراق) قوانین ترمودینامیک که فعالیت های نیروگاه ها را محدود می کند شامل آنها نمی شود، بنابراین پیل های سوختی در استخراج انرژی از یک سوخت، بازدهی بیشتری دارند. گرمای تلف شده بعضی از پیل ها قابل مهار شدن است و بازدهی سیستم های آن روز به روز افزایش می یابد.
چرا من نمی توانم بیرون بروم و یک پیل سوختی بخرم؟ کاربرد پایه ای یک پیل سوختی در توضیح سخت به نظر نمی رسد، اما ساخت پیل های ارزان، پر بازده و مطمئن هنوز یک تجارت پیچیده است. دانشمندان و مخترعان اشکال و اندازه های متفاوتی از پیل ها را به منظور بازدهی بیشتر طراحی کرده اند که جزئیات فنی هر کدام متفاوت است. بسیار از گزینه هایی که توسعه دهندگان این پیل ها با آن روبرو می شوند به نوع الکترولیت وابسته است. برای مثال طراحی الکترودها و مواد مورد استفاده در آنها به نوع الکترولیت ها بستگی دارد. امروزه، اصلی ترین الکترولیت ها عبارتند از آلکالی، کربنات مذاب، اسید فسفریک، تبادل پرتون لایه ای (PEM) و اکسید جامد. سه نوع اول مایع و دوتای آخر جامد هستند. همچنین نوع سوخت نیز بستگی به نوع الکترولیت دارد. بعضی از پیل ها به هیدروژن خالص نیاز دارند و بنابراین تجهیزات فوق العاده ای مثل بهساز را می طلبند تا سوخت را خالص گردانند. سایر پیل ها می توانند مقداری ناخالصی را تحمل کنند، اما ممکن است برای بازدهی بیشتر به دمای بالا احتیاج داشته باشند. الکترولیت های مایع باید در بعضی پیل ها به صورت چرخه ای کار کنند که بدین منظور باید از پمپ استفاده گردد. همچنین نوع الکترولیت مشخص کننده دمای عملکردی پیل است. برای مثال، پیل کربنات گداخته همان طور که از نامش پیدا است به صورت داغ عمل می کند. هرکدام از پیل ها در مقایسه با انواع دیگر دارای زیان هایی هستند، اما هنوز هم هیچ کدام ارزان و کافی نیستند تا اینکه جایگزین راه های سنتی برای تولید برق، سوزاندن زغال سنگ، هیدرو الکتریک یا حتی نیروگاه های هسته ای بشوند.

 

[Sh.Ehsan]

تشکر

تشکر

سلام

به خاطر مطالب خوبتون در مورد پیل سوختی تشکر می کنم.

موفق وپیروز باشید.

 

[setarehh]

سلام
ببخشید شما در زمینه هزینه تولید MFC در ایران(در مقیاس آزمایشگاهی البته!) و روش های عملی آن و کارهای انجام شده در این زمینه در ایران، اطلاعاتی دارید؟
نهایتا فرد خاصی را سراغ دارید که در این زمینه بتواند به ما کمک کند؟

 

[mani7610]

سلام
یه مقاله در مورد PEM Fuel cell میخواستم
با غشای پلیمر جامد
ممنون

 

[reza 1989]

سلام مهندس خسته نباشيد
اگه امكانش هست در موردپيلهاي سوختي پليمري ومديريت اب و حرارت در انها بيشتر مطلب بگذاريد
متشكرم

 

[m3164]

سلام مهندس خسته نباشيد
اگه امكانش هست در موردپيلهاي سوختي پليمري ومديريت اب و حرارت در انها بيشتر مطلب بگذاريد
متشكرم

تاپیک پیل های سوختی

 

[reza 1989]

تاپیک پیل های سوختی

سلام مهندس خسته نباشي
اونجا كه چيز خاصي نيست؟؟؟؟

 

[Baran/e]

سلام
یکم اطلاعات در مورد پیل کربن- منیزیوم و الکترولیت آبنمک میخوام، میشه کمکم کنید...

 

[پیرجو]

سلام
یکم اطلاعات در مورد پیل کربن- منیزیوم و الکترولیت آبنمک میخوام، میشه کمکم کنید...

http://www.www.www.iran-eng.ir/showthread.php/31111-·▪•●مقالات-درخواستی●•▪·/page333

 

[meisamsalari]

پیل سوختی میکروبی بدون غشا

پیل سوختی میکروبی بدون غشا

سلام در مورد پیل سوختی میکروبی بدون غشا مطلب فارسی می خواستم. ممنون