تحقیق پیل های سوختی

عنوان تحقیق: پیلهای سوختی

قالب بندی: WORD

تعداد صفحات: 42

شرح مختصر:

یکی از موارد مهمی که بشر از ابتدا به عنوان یک چالش اساسی با آن مواجه بوده است یافتن روشهای نوین و پر بازده تبدیل انرژی سوختها به انرژی قابل استفاده بوده است شاید بتوان اولین تجربه انسان در این راه را ساخت ماشینهای اولیه بخار دانست این ماشینها دارای راندمان بسیار پایین بودند بعد از اختراع موتورهای احتراق داخلی توسط اتو این راندمان نسبتا بهبود یافت و به مرز 7 % در موتورهای اولیه رسید با پیشرفت علم ترمودینامیک سیکلهای احتراقی بهتری پا به عرصه گذاشتند هر چند برخی از آنها یا قابل اجرا نبودند یا با مشکلات ساخت و تجهیزات پیچیده مواجه بودند. بهترین سیکل حرارتی کاربردی که تا کنون مورد استفاده بشر قرار گرفته است سیکل ترکیبی برایتون – رانکین می باشد که در نیروگاههای حرارتی تولید برق مورد استفاده قرار گرفته است و بازده آن قریب به 45 % می باشد اما امروزه بشر به فن آوری جالب پیل سوختی به عنوان جانشین بسیار مناسب برای موتورهای احتراق داخلی می اندیشد از آنجاییکه این وسیله از سیکل کارنو تبعیت نمی کند و بصورت مستقیم و بواسطه فرآیند الکتروشیمیایی ، انرژی شیمیایی سوخت را به انرژی الکتریکی تبدیل می نماید می توان بسته به نوع سوخت راندمانی بین 80 % برای سوخت هیدروژن خالص و 30 % برای گاز متان داشته باشد.

امروزه پیل سوختی به یک رقیب مناسب برای توربینهای گاز در نیروگاهها ، موتورهای احتراق داخلی در خودروها و باطریها در کامپیوترهای کیفی تبدیل شده است جریان مستقیم تولید شده توسط پیل سوختی را می توان برای کاربردهای الکتریکی بویژه بکارانداختن موتورهای الکتریکی و روشنایی استفاده نمود.

یکی از شیوه های اساسی که تکنولوژی آن در دهه اخیر به سرعت توسعه یافته است استفاده از پیلهای سوختی جهت تأمین همزمان الکتریسیته و حرارت به روش الکتروشیمیایی می باشد در این روش که به عبارتی می توان آن را عمل الکترولیز معکوس قلمداد کرد انرژی شیمیایی ذخیره شده در سوختهای فسیلی بدون احتراق استخراج می گردد این سیستمها در مقایسه با سایر روشها از کارائی زیادی برخوردار بوده و آلودگی بسیار کمی تولید می کند. با توجه به اینکه پیلهای سوختی بصورت شیمیایی برق تولید می کنند خیلی بهتر از احتراق خواهند بود آنها محدودیت قوانین ترمود ینامیک را که واحدهای تولید قدرت مرسوم دارند ندارند بنابراین پیلهای سوختی بازده بسیار بیشتری در تولید انرژی از یک سوخت خواهند داشت همچنین با افزایش هر چه بیشتر بازدهی سیستم می توان اتلاف گرما از بعضی سلولها را مهار کرد.

همانطور که می دانیم در اتومبیل ها وسایل زیادی نظیر کولر، گرم کن، رادیو و ... با نیروی مکانیکی تولید شده و یا با باتری داخل اتومبیل تغذیه می شوند. بنابراین اگر در هنگام حرکت از این وسایل استفاده شود مقداری از نیروی موتور صرف تغذیه ی این وسایل می شود. و می توان گفت که استفاده از این وسایل تقریبا مداوم و بی وقفه است. یکی از اولین کاربرد های پیل های سوختی مذکور تامین انرژی لازم برای وسایلی نظیر کولر ، بخاری ، رادیو و ... در اتومبیل های سنگین است. در حالتی که اینگونه اتومبیل ها در جا کار نمی کنند بلکه در حال حرکت هستند. زیرا اگر انرژی لازم برای این وسایل در حالت درجا کار کردن از موتور گرفته شود مشکلی به وجود نمی آید. اما اگر اتومبیل در حال حرکت باشد مقداری از نیروی موتور به جای اینکه صرف جلو بردن اتومبیل شود صرف به کار انداختن این وسایل می شود.

فهرست مطالب:

فصل اول: مقدمه ای بر انواع پیلهای سوختی

1-1 مقدمه

1-2 پیل سوختی چیست؟

1-3 تاریخچه پیل سوختی

1-4 معرفی انواع پیل سوختی

1-4-1 پیل‌سوختی اسید فسفریک

1-4-2 پیل‌سوختی قلیایی

1-4-3 پیل‌سوختی کربنات مذاب

1-4-4 پیل‌سوختی اکسید جامد

1-4-5 پیل‌سوختی متانولی

1-4-6 پیل سوختی سرامیکی پروتونی

1-4-7 پیل‌سوختی پلیمری

فصل دوم: شناخت فنی پیل سوختی متانولی

2-1 اجزای پیل‌‌‌‌سوختی متانولی

2-1-1 الکترود آند

2-1-2 روش تهیه لایه کاتالیست

2-1-3 الکترود کاتد

2-1-4 لایه نفوذ گاز

2-1-5 صفحات دو قطبی

2-2 تهیه MEA

2-3 فرآیند تولید سری پیل‌سوختی متانولی

2-4 سری‌های با صفحه دوقطبی

2-5 مجموعه غشا/الکترود

2-7 لایه‌های نفوذ گاز

2-8 مسیرهای جریان گاز در صفحات دوقطبی یا در صفحات انتهایی/گیرنده‌های جریان

2-9 صفحات دو‌قطبی

2-10 سیستم پیل سوختی

2-11 نتیجه گیری وپیشنهادات

منابع و مراجع