توليد برق از واكنش الكترو شيميايي

دردبيرستان دانش آموزان با استفاده از دوالكترود فلزي در داخل آب از جنس پلاتين و عبور جريان برق مستقيم باعث تجزيه آب به گاز هيدروژن و اكسيژن مي شوند (شكل 1).

 

براي توليد برق از واكنش الكترو شيميايي (پيل هاي سوختي) به صورت معكوس عمل مي شود يعني از واكنش هيدروژن و اكسيژن در شرايط خاص، جريان برق و گرما توليد مي گردد ( شكل 2 ).

در اين نوع پيل سوختي از الكتروليت ( معمولا اسيد فسفريك ) و دو عدد الكترود استفاده ميشود. در يك سو هيدروژن از بخش آند (-) به سيستم وارد مي شود و در مجاورت كاتاليست، يون ها مثبت هيدروژن ( H+) و الكترون (e-) توليد مي شوند. الكتروليت اجازه عبور بارهاي مثبت (H+) را داده ولي عبور الکترون‌ها را بلوك مي كند . يونهاي منفي ( الكترون ها ) از طريق سيم هادي متصل به پيل سوختي از آن خارج و پس از عبور از بار الكتريكي وارد كاتد مي شوند در حقيقت جريان الكتريكي بوجود آمده است. در كاتد نيز گاز اكسيژن وارد شده (O2) به كمك كاتاليزور به دو اتم مجزا اكسيژن تبديل مي شوند . الكترون هاي عبوري از بار الكتريكي و وارد شده به كاتد به همراه اتم هاي مثبت هيدوژن (H+) و اتم هاي اكسيژن موجود در كاتد با هم ديگر تركيب شده و آب و گرما ايجاد مي كنند (شكل 3).

پيل هاي سوختي براساس الكتروليت مورد استفاده به چهار گروه و براساس دماي كاري به سه دسته دماي بالا، دماي متوسط و دماي پايين تقسيم مي شوند:

درشكل شماره 4 تقسيم بندي انواع پيل هاي سوختي اشاره شده را براساس نوع الكتروليت و دماي كاري مي توان ملاحظه نمود.

پيل هاي سوختي با دماي بالا:

پيل سوختي Solid – Oxid fuel cell ( SOFCs ) از دماي 700 الي 1000، و Moltan – Carbonate (MCFCs) در دماي حدود 650 سانتي‌گراد كار مي كنند و ازمشخصه ويژه آن‌ها واكنش سريع شيميايي و راندمان كاري بالاي‌ است . به علت واكنش سريع الكتروشيميایي نياز به استفاده از فلزگرانبهاي پلاتين براي كاتاليزور نيست . براي هر دو نوع گفته شده مي توان از انواع ديگر خوراك سوختي بغير هيدروژن استفاده نمود . گرماي بالاي ايجاد شده نيز داراي مصارف گوناگون است . ولي به علت حرارت زياد كاری نميتوان از هر ماده اي براي ساخت پيل سوختي استفاده نمود . اين نوع پيل سوختي نياز به بالا بردن ضريب اطمينان و تداوم كاري آن دارد و در آينده اميد به استفاده از آن در مصرف عمومي است.

پيل هاي سوختي با دماي كاركرد متوسط :

از نمونه بارز اين پيل سوختي نوع اسيد فسفريك آن بوده كه بسيار قابل اطمينان است. نوع اسيد فسفريك كه به PAFCs معروف است در دماي 200 درجه سانتي گراد كار مي كند. راندمان كاري قابل قبولي دارد. اين نوع پيل سوختي از قديمي ترين انواع پيل سوختي است كه تحقيقات زيادي در زمينه ضريب اطمينان و راندمان كاري آن انجام پذيرفته است و درحال حاضر دربالاترين سطح كارايي خود قرار دارد. به همین دليل اين نوع پيل سوختی بيشترين مصرف عمومي و استفاده در كاربردهای مختلف را دارد.

پيل سوختي با دماي كاركرد پايين

اين نوع از پيل هاي سوختي به نام Polymer-electrolyte full cell (PEFCs) شناخته می‌شوند و داراي كاركردی آسان و دماي كاري حدود 80 درجه سانتي گراد هستند. انتظار مي رود كه در مصارف خانگي بيشترين كاربرد را داشته باشد. اين نوع پيل سوختي نياز به بالا بردن ضريب كاركرد دائم خود را دارد و در حال حاضر تحقيقات زيادي در اين مورد انجام مي پذيرد.

مشخصه ويژه پيل هاي سوختي

پيل هاي سوختي داراي راندمان بالاي توليد انرژي برق هستند. در حال حاضر با رشد كم سابقه مصرف منابع فسيلي و توليد گازهاي گلخانه‌­اي مشكل بزرگي براي محيط زيست همه مردم جهان پديد آمده است . در شرايط حاضر پيل هاي سوختي با توجه به شرايط كاري خود و اينكه كمترين آسيب را به محيط زيست بشر وارد مي سازند، از گزينه هاي جدي هستند.

راندمان بالاي كاري

در روش معمولی و سنتي توليد برق، از سوختهاي فسيلي براي ايجاد گرما و توليد بخار يا گاز داغ جهت استفاده در به حركت در آوردن توربينهاي دوار استفاده ميشود كه به نو به خود اين توربين ها به ژنراتورهاي برق متصل هستند و انرژي مكانيكي به الكتريكي تبديل مي شود. در فرايند توليد انرژي الكتريكي در حقيقت چهار نوع تبديل انجام مي پذيرد، يعني در مرحله اول شيميايي به حرارتي تبديل مي شود و سپس انرژي حرارتي به انرژي جنبشي تبديل و در انتها انرژي جنبشي در ژنراتور به انرژي الكتريكي تبديل مي گردد. درهر يك ازاين تبديل ها مقاديري از انرژي به هدر مي رود كه در نهايت راندمان كاري به شدت پايين مي رود.

به همين جهت پيل هاي سوختي به علت جلوگيري ازمراحل هدر رفتن انرژي داراي مزيت بالاي راندمان كاري هستند. همان طوري كه شكل شماره 4 ديده مي شود راندمانهاي روش معمول توليد برق از سوختهاي فسيلي حدود 35 % است در حالي كه راندمان توليد برق از پيل هاي سوختي تا 80% تخمين زده مي شود. علاوه بر اين راندمان بالا، استفاده از پيل هاي سوختي به كم نمودن گاز CO2 محيط زيست كمك شايان مي كند. راندمان بالاي توليد جريان برق در پيل هاي سوختي حتي در هنگامي كه با ظرفيت پايين كار مي كند، از ساير مزاياي آن به شمار مي رود.

سابقه فوجي الكتريك در توليد پيل سوختي

شركت فوجي الكتريك پيشرو در زمينه تحقيق و توليد پيل هاي سوختي بر اساس اسيد فسفريك در كشور ژاپن است. محدوده توان پيل هاي سوختي توليدي اين شركت از چند كيلو وات تا پنج مگاوات است . اين شركت اولين توليد كننده پيل هاي سوختي در ژاپن است و در خصوص ساير انواع پيل هاي سوختي نیز تحقيقات وسیعی دارد و ارائه كننده انواع پيل هاي سوختي با فناوري هاي مختلف به بازار جهاني است.

موارد مصرف پيل هاي سوختي

در ساليان گذشته مصرف عمده پيل هاي سوختي در صنايع هوا فضا و نظامي با توجه به قيمت بالاي آن بوده است كه در اين صنايع قيمت نقش دوم را در مقابل مزايايي عرضه شده توسط سيستم دارد.

در حال حاضر با توجه به قيمت مناسب و اقتصادي پيل هاي سوختي، اين نوع منابع توليد انرژي الكتريكي جاي خود را در مصرف عمومي و خانگي باز نموده اند. استفاده از پيل سوختي در خودرو، منازل، بيمارستان ها، كانكس هاي مخابراتي، ساختمانهاي بزرگ تجاري و اداري و در هر جا كه نياز به يك منبع انرژي الكتريكي تميز و مطمئن است، متداول گرديده است و به عنوان يك سامانه توليد انرژي تميز و دوستدار محيط زيست در كشور صنعتي شناخته مي شود.

برای کسب اطلاعات بیشتر لطفا اینجا را کلیک کنید.

--------------------------------------------------------------------------------

درباره ما

ارائه محصولات با کیفیت در زمینه اتوماسیون صنعتی و برق از شرکتهای معروف و به نام دنیا برای مصرف کنندگان داخلی و همچنین ارائه خدمات فنی مرتبط با آنها از دلایل اصلی شکل گیری شرکت آریاتک‌سان در اوایل سال 1383 بود ...

 

بیشتر...

solar desert

Vector Smart Object

lat/lng : 35.741579  /  51.410923

35°44'29.7"N 51°24'39.3"E

درباره ما

ارائه محصولات با کیفیت در زمینه اتوماسیون صنعتی و برق از شرکتهای معروف و به نام دنیا برای مصرف کنندگان داخلی و همچنین ارائه خدمات فنی مرتبط با آنها از دلایل اصلی شکل گیری شرکت آریاتک‌سان در اوایل سال 1383 بود ...

 

بیشتر ...

تماس با ما

آدرس : خیابان خالد اسلامبولی (وزراء) ، روبروی خیابان 35 ، 

            پلاک 102 ، واحد 3 (همکف)

            تهران - کد پستی : 1516739614

تارنما : www.aryataxan.com

رایانامه : info[at]aryataxan.com

كانال تلگرام:  

تلفن : 1274 8244  (021)   -   1275 8244  (021)

دورنگار : 5016 8977  (021)

Truck

این یک متن نمونه برای نمایش عملکرد قالب می باشد . شما می توانید با مراجعه به کنترل پنل جوملا این متن را ویرایش و یا حذف بفرمایید .

Storage

این یک متن نمونه برای نمایش عملکرد قالب می باشد . شما می توانید با مراجعه به کنترل پنل جوملا این متن را ویرایش و یا حذف بفرمایید .

این یک متن نمونه برای نمایش عملکرد قالب می باشد . شما می توانید با مراجعه به کنترل پنل جوملا این متن را ویرایش و یا حذف بفرمایید .این یک متن نمونه برای نمایش عملکرد قالب می باشد . شما می توانید با مراجعه به کنترل پنل جوملا این متن را ویرایش و یا حذف بفرمایید .