پیل سوختگی چیست و چگونه کار می کند؟
پیل سوختی یا به عبارتی سلول سوختی یک تبدیل کننده انرژی شیمیایی به الکتریکی است.
امروزه جایگزین شدن انرژی های پاک با انرژی های فسیلی بر هیچکس پوشیده نیست و انرژی های پاک نقش بسزایی در صنعت و زندگی ما دارند.
در کنار انرژی های خورشیدی، بادی، زمین گرمایی و زیست توده، پیل سوختی نیز دارای اهمیت بسیار فراوانی می باشد. پیل سوختی در اصل یک نوع مبدل می باشد که در ادامه با نوع کارکرد و انواع آن آشنا خواهیم شد.
پیل سوختی دستگاهی است که با تبدیل انرژی شیمیایی می تواند برق تولید کند.
این تبدیل مستقیم بوده و بازه بسیار بالایی دارد. در حال حاضر پیل های سوختی هیدروژنی معروف ترین آنهاست.
هر پیل سوختی دارای 2 قطب الکتریکی به نام آند و کاتد می باشد.
پیل سوختی چیست و چگونه کار می کند؟|ولتاژ باتری
که در بین این 2 یک الکترولیت به منظور جداکننده ی آنها و جابجایی ذرات باردار و کاتالیست به منظور افزایش سرعت جایجایی بین دو الکترود می باشد.
پیل های سوختی از فناوری جدیدی برای تولید انرژی استفاده می کنند که می توانند بدون ایجاد آلودگی صوتی و محیطی با ترکیب مستقیم سوخت و اکسید کننده انرژی الکتریکی تولید کنند.
در این پیل ها یا سلول ها سوخت اصلی هیدروژن می باشد ولی برای ایجاد واکنش اکسیژن نیز نیاز می باشد.
همانطور که گفته شد این واکنش بدون ایجاد آلودگی انجام می شود و خطری برای افراد ندارد و در نهایت تراکنش اکسیژن و هیدروژن نهایت محصول خروجی از سلول آب می باشد.
چون پیل ها به تنهایی قادر به تولید انرژی الکتریکی بالایی نیستند آنها را به صورت دسته ای که پشته یا استک نامیده می شود جمع و از آنها استفاده می کنند.
پیل سوختی چگونه کار می کند؟
هدف از ساخت این سلول های سوختی این است که وقتی واکنش در آن رخ می دهد با خروجی جریان از پیل بتوان یک مدار الکتریکی یا مثلا یک لامپ را روشن کرد.
به دلیل نوع عملکرد پیل جریان الکتریسیته تولیدی در پیل به مدار باز می گردد تا چرخه را کامل کند. در واقع جریان را واکنش های شیمیایی هستند که تولید می کنند و این کار همان اصل عملکرد پیل سوختی می باشد.
پیل های سوختی انواع مختلفی دارند ولی در نوع هیدروژنی آنها هیدروژن از یک سمت وارد و با آند برخورد می کند و یونیزه شده و الکترون جدا شده به داخل مدار رفته و آن را روشن می کند.
در پیل سوختی اکسیژن از سمت کاتد وارد شده با یون های الکترون و هیدروژن واکنش نشان داده و به صورت آب خارج می شود.
پیل سوختگی چیست و چگونه کار می کند؟|ولتاژ باتری
نقش الکترولیت در این واکنش ها بسیار مهم است زیرا باید تعداد مشخصی از یون ها را از خود عبور دهد در غیر اینصورت اگر آزادانه هر یون وارد شود و انتقال پیدا کند مدار دچار اختلال می شود.
هیدروژن و اکسیژن چه از سمت آند چه از سمت کاتد با هم واکنش دهند نتیجه همان آب است که به آن اشاره شد و باز هم همان الکترون ها باعث روشن شدن مدار می شوند.
پیل سوختگی چیست و چگونه کار می کند؟|ولتاژ باتری
ولتاژ باتری (اولین مجتمع تخصصی برق خودرو در مازندران)
نمایندگی رسمی صبا باتری و سپاهان باتری در مازندران
با بیش از 20 سال فعالیت
فروش بالا و پایین دارد / این خدمات است که می ماند
چون پیل های سوختی از واکنش های شیمیایی استفاده می کنند و برق تولید می کنند .
نسبت به تولید کنندگان برق که با احتراق برق تولید می کنند محدودیت های قوانین ترمودینامیکی مانند کارنو را ندارند و در نتیجه این نوع پیل ها کارآمدتر و بهینه تر عمل خواهند کرد.
علاوه بر این می توان حرارت حاصل از واکنش های شیمیایی تولید شده را کنترل کرد و از ان برای افزایش کارایی استفاده کرد.
انواع پیل های سوختی
پیل سوختی آلکالی:
در این پیل از اکسیژم و هیدروژن فشرده برای سوخت و از هیدروکسید پتاسیم در آب به عنوان الکترولیت استفاده می کنند.
دمای هنگام کار این پیل بین 150 تا 300 درجه سانتیگراد می باشد و بازده آن چیزی حدود 70 درصد است.
همچنین توان خروجی آن بین 300 وات تا 5 کیلوبایت می باشد. این پیل از نوع گرانترین آن می باشد زیرا برای صفحات الکترولیت از پلاتین خالصی استفاده می کنند .
و برای فضاپیما های آپالو استفاده میشود برای تامین برق و آب فضانوردان. این پیل از هیدروژن خالص استفاده می کند و مانند همه ی مخزن های سیال امکان نشتی دارد.
پیل سوختگی چیست و چگونه کار می کند؟|ولتاژ باتری
پیل سوختی کربنات مذاب (MCFC) :
در این پیل از ترکیبات سدیم مانند نمک یا منیزیم به عنوان الکترولیت در دمای بالا استفاده می شود.
دمای کار یاین پیل حدود 650 درجه سانتی گراد و بازده آن حدود 60 تا 80 است. توان خروجی این پیل ها حدود 2 مگاوات می باشد که با طراحی و خلاقیت تا 100 مگاوات نیز موجود می باشد.
در این نوع پیل ها با تدیل شیمیایی گرمای بسیار زیادی تولید می شود که می شود از همین اتلاف انرژی استفاده کرد. الکترود این پیل ها از جنی نیکل می باشد که نسبت به نوع قبلی ارزان تر می باشد .
اما دمای بالای آن برای کارهای خانگی و…بسیار خطرناک و نامناسب می باشد.
پیل سوختی اسید فسفوریک (PAFC) : در این پیل از اسید فسفوریک برای الکترولیت استفاده می کنند. دمای کارکرد این پیل در حد 150 تا 200 درجه سانتی گراد می باشد و بازدهی آن چیزی در حدود 40 تا 60 درصد می باشد.
توان خروجی این نوع پیل ها تا 200 کیلووات می باشد. که البته پیل هایی از این نوع تا 11 مگاوات هم نیز آزمایش شده است.
پیل های سوختی اسید فسفوریک غلظت کربن مونوکسید کربن را تا 1.5 درصد می پذیرند که این باعث می شود بتوان سوخت های زیادی را برای این پیل انتخاب کرد.
پیل سوختگی چیست و چگونه کار می کند؟|ولتاژ باتری
فقط اگر گازوئیل به عنوان سوخت آن انتخاب شود اول باید سولفور آن را برطرف کرد. در این پیل از الکترود های پلاتینی استفاده می شود و قطعات آن نسبت به خورندگی مقاوم است.
پیل سوختی با غشا تبادل پروتون (PEM) :
این نوع پیل با الکترولیت پلیمری کار می کند که به صورت یک صفحه نازک و نفوذپذیر در آمده است.
دمای کارکرد این پیل 80 درجه سانتی گراد و بازده آن 40 تا 50 درصد می باشد. توان خروجی آن بین 50 تا 250 کیلووات است. به علت وجود الکترولیت جامد و انعطاف پذیر، سلول ها نه می شکند نه نشتی پیدا می کند.
چون دمای کارکرد این پیل ها پایین است برای استفاده در منازل و خودرو ها مناسب است ولی هزینه ساخت این پیل ها بالا می باشد.
پیل های اکسید جامد (SOFC) :
در این پیل ها از یک نوع الکترولیت که اکسید فلز می باشد استفاده می کنند که ترکیبی سرامیکی و سخت دارد. دمای کارکرد آن 1000 درجه سانتی گراد و بازده آن حدود 60 درصد می باشد که این دمای بالا کارایی آن را محمدود می کند.
خروجی توان این پیل ها 100 کیلووات می باشد.
پیل های میکروبی :
در این پیل ها از یک مخزن برای نگهداری باکتری استفاده می شود که با تجزیه قند و مواد ارگانیک و یا حتی فاضلاب توسط باکتری ها برق تولید می کنند.
پیل سوختگی چیست و چگونه کار می کند؟|ولتاژ باتری
تفاوت پیل سوختی با باتری
باتری و پیل سوختی از نظر تولید انرژی الکتریکی عملکرد یکسانی دارند و هر دو با واکنش شیمیایی انرژی الکتریکی را تولید می کنند.
در باتری واکنشگرها در درون باتری قرار دارند و در طول واکنش ها مورد استفاده قرار می گیرند و مجددا باتری باید شارژ شود و اگر غیر قابل شارژ باشد باید دور انداخته شود. اما در پیل های سوختی واکنشگرها در بیرون پیل ذخیره می شوند.
بنابراین تولید الکتریسیته تا زمانی که سوخت تامین شود ادامه دارد که به طور مثال یک دستگاه با پیل سوختی نیازمند سوختگیری است نه شارژ مجدد.
پیل سوختگی چیست و چگونه کار می کند؟|ولتاژ باتری
ولتاژ باتری (اولین مجتمع تخصصی برق خودرو در مازندران)
نمایندگی رسمی صبا باتری و سپاهان باتری در مازندران
با بیش از 20 سال فعالیت
فروش بالا و پایین دارد / این خدمات است که می ماند
مازندران / بابلسر / بعد از پل شازده رودخانه / جنب پمب بنزین
مدیر فروش : 09021178410
دفتر مرکزی: 011.35346660
تلگرام https://t.me/voltajbattery
اینستاگرام https://www.instagram.com/voltajbattery
دیدگاهتان را بنویسید