آشنایی با پیل های سوختی و طرز کار آنها

[JaVaD]

آشنایی با پیل های سوختی و طرز کار آنها

پیل‎‎‎‎‎‎‎‎‎های سوختی فنآوری جدیدی برای تولید انرژی هستند که بدون ایجاد آلودگیهای زیست محیطی و صوتی، از ترکیب مستقیم بین سوخت و اکسیدکننده، انرژی الکتریکی با بازدهی بالا تولید می‎‎‎‎کنند. به طور کلی پیل سوختی وسیله ایست که سوخت (مانند هیدروژن، متانول، گاز طبیعی، بنزین و…) و اکسیدان (مانند هوا و اکسیژن) را به برق، آب و حرارت تبدیل میکند.

http://s2.picofile.com/file/8100466200/fuel_cell1.gif

پیل سوختی چیست؟

پيل سوختي وسيلهاي است که انرژي شيميايي سوخت را مستقيماً به انرژي الکتريکي تبديل ميکند.

عملکرد پيل سوختي مانند باتري نيست که انرژي را ذخيره کند بلکه پيل سوختي حالتي از انرژي به حالت ديگر تبديل ميکند، به طوري که در اين تبديل مواد داخل پيل مصرف نميشوند . گاز هيدروژن به دليل تمايل واكنش دهندگي بالا، فراوانی و عدم آلايندگی محيط زيست، به عنوان سوخت ايدهآل در پيلسوختي مورد استفاده قرار ميگيرد.ساختمان پیل سوختیهر پيل سوختي از سه جزء اصلي تشکيل شدهاست: الکترود آند، الکترود کاتد و الکترولیت یا غشا. گاز هيدروژن که به عنوان سوخت به کار میرود، به الکترود آند وارد شده و در آنجا با از دست دادن الکترون، اکسایش ميیابد. طي اين واکنش يون هيدروژن مثبت و الکترون توليد ميشوند. يونهاي هيدروژن به همراه الکترونها از کاتد به آند انتقال مییابند. انتقال یونهای هیدروژن از طریق الکترولیت و انتقال الکترون از طریق یک مدار خارجی صورت میگیرد. اکسیژن موجود در کاتد با الکترونها و یونهای هیدورژن واکنش داده، آب تولید میکند.

واکنش در آند H₂ http://3raj.com/wp-content/uploads/2012/05/image002.gif۲H⁺ + ۲e

واکنش در کاتد O₂ + 4H⁺ + 4e ^-http://3raj.com/wp-content/uploads/2012/05/image002.gif2H₂O

واکنش کلی ۲H₂ + O₂ http://3raj.com/wp-content/uploads/2012/05/image002.gif2H₂O

انواع پیل های سوختی پیلهای سوختی براساس نوع الکترولیت استفاده شده در آنها به پنج نوع اصلی طبقه بندی میشوند.• پیل سوختی الکترولیت پلیمر یا غشاء مبادله کننده پروتون (PEFC)

• پیل سوختی قلیایی (AFC)

• پیل سوختی اسید فسفریک (PAFC)

• پیل سوختی کربنات مذاب (MCFC)

• پیل سوختی اکسید جامد (SOFC)از نگاهی دیگر، طبقهبندی پيلهاي سوختي بر اساس دمايي است که پيل سوختي در آن کار ميکند. بر اين اساس پيلهاي سوختي به دو دسته کلي پيل سوختي دما بالا و پيل سوختي دما پايين تقسيمبندي ميشوند.مزایای پیل‎های سوختی بطور کلی عبارتاند از:• بازده بالا

• سازگاری با محیط زیست

• سادگی سیستم از نظر تعمیر ونگهداری

• تنوع در سوخت مصرفی

• عدم آلودگی صوتی به سبب نداشتن قسمتهای متحرک

• طراحی و ساخت توان‎های کوچک (میلی وات ) تا بزرگ (مگاوات)

• امكان استفاده از سوختهاي فسيلی و پاك، مدولار بودن

• قابليت توليد همزمان حرارت و الكتريسيته و استفاده در كاربردهای توليد غيرمتمركز انرژی

 

**دبيرفيزيك رحماني مقدم**

20st.blogfa.com