تبلیغات
سر فصلی از مهندسی شیمی - پیل های سوختی
 
صفحه نخست       تماس با مدیر       پست الکترونیک      RSS       ATOM
سر فصلی از مهندسی شیمی
 
دوشنبه 1 فروردین 1390 :: نویسنده : ابراهیم سیفی
مطالب بیشتر در مورد انواع پیل های سوختی در ادامه مطلب
پیل های سوختی شیمیایی(SOFC)(PAFC)(AFC)(PEMFC)
تاریخ یکم نواامبر ۲۰۰۷ شرکت تکنولوژی پیل سوختی Horizon یک نیرو محرکه ی پیل سوختی را به نمایش گذاشت که یک وسیله ی هوایی بدون سر نشین(UAV) را قادر ساخت رکورد جدیدی را در مسافت ثبت کند.

این محصول با هدایت دو آزمایشگاه تحقیقاتی جو زمین آمریکایی و حمایت NASA و مرکز تحقیقات پرواز Dryden و دفتر نیروی هوایی آمریکاو موسسه ی علمی ملی موفق به ثبت رکورد 78 مایل(KM128) در ایالت کالیفرنیا شد. رکورد قبلی برابر 28 مایل در سال 2006 در استونیا بدست آمده بود. و مهمتر این مورد است که این رکورد تنها با استفاده از 25% از ظرفیت منبع هیدروژن بدست آمده بود. این UAV می تواند تا 500KM پرواز کند که چند برابر رکورد قبلی می باشد.

مزایای استفاده از پیل سوختی درUAV ها:  

1.کار آیی بالا در تولید الکتریسیته از واکنش اکسیژن و هیدروژن بدون احتراق.

2.زمان پرواز طولانی تر نسبت به نیرو محرکه های دیگر. 

3.تولید صدای کمتر در هنگام عمل کردن.

4.اثر دمایی کمتر.

5.قابلیت اطمینان بیشتر نسبت به باطری ها و دیگر روش های نیرو محرکه که در UAV ها استفاده میشود. 

6.دانسیته انرژی پیل سوختی بیشتر از باطری هاست ( دانسیته ی انرژی این پیل سوختی 2.6 برابر بهترین باطری های در دسترس است).

این پروژه ی UAV که Pterosoar نامیده می شود نتیجه ی تلاش مشترک دکتر Maj Mirmirani رییس  بخش مهندسی مکانیک دانشگاه کالیفرنیا و دکتر Andy Arena از آزمایشگاه مهندسی ایالت اکالاهما می باشد.

شرکت Horizon یک شرکت سنگاپوری است که بهترین سیستم های تولید انرژی را برای UAV ها ارایه داده است.

به دلیل شکل دماغ اینUAV  نام Pterosoar برای برای آن انتخاب شده است ( به معنی موجود ماقبل تاریخ ).

      



 

مقدمه

یک مدل جدید از پیل های سوختی مقدار کمی الکتریسیته از شکر تولید می کند. اگر این تکنولوژی برای تولید انبوه قابل ترقی باشد، چند قطره از نوشیدنی بدون الکل مورد علاقه ی شما برای شارژ کردن گوشی شما کافی است. در پیل های سوختی واکنش های شیمیایی جریان الکتریکی تولید می کنند. این فرآیند معمولا بر فلزات گرانبها مثل پلاتین متکی است، که بعنوان کاتالیست ایفای نقش می کنند. در پیل های سوختی زیستی آنزیم ها نقش کاتالیست را برای تفکیک شکر و استخراج الکترون و تولید انرژی ایفا می کنند.

 مکانیزم

محققان در دانشگاه لوییس پلیمرهایی- پاکت میکروسکوپی- را تولید کرده اند که در اطراف یک  انزیم می پیچند و از آن محافظت می کنند. این پلیمر ها آنزیم را بجای چند روز، به مدت چند ماه فعال نگه می دارند. در این پیل های سوختی جدید، کیسه های پلیمری کوچک از آنزیم در غشایی جا سازی شده اند که یکی از الکترود ها را پوشانده است. وقتی گلوکز از محلول شکری به یک پاکت نفوذ می کند آنزیم آنرا اکسید می کند و الکترون و پروتون آزاد می شود. الکترون ها از غشا عبور می کنند و به یک سیم وارد می شوند و از میان سیم به الکترود دیگر می رسند و در آنجا با اکسیژن جو واکنش می دهند و آب تولید می شود. مسیر حرکت الکترون ها در میان سیم یک جریان الکتریکی تشکیل می دهد که می تواند جریان الکتریکی تولید کند.

مزیت ها

1. صرفه جویی در هزینه ی ساخت، با حذف فلزات نوبل

2. افزایش دامنه ی استفاده از سوخت ها با استفاده از آنزیم

3. کاملا زیست تجزیه پذیر بودن در مقایسه با پیل های سوختی و باتری های حال حاضر

مشکلات

پیل های زیستی حال حاضر، گلوکز را فقط به مقدار اندکی اکسید می کنند در نتیجه فقط به مقدار کمی انرژی تولید می کنند. محققان در حال تحقیق هستند تا آنزیم دیگری را به کار گیرند تا بتوانند انرژی بیشتری از شکراستخراج کنند.

 

 

 



 

پیل های سوختی اكسید جامد(SOFC)

از یك لایه ی نازك اكسید جامد، كه می تواند یون اكسید را از خود عبور دهد، به عنوان الكترولیت استفاده می كنند. به این صورت كه در الكترود آند، ملكول هیدروژن با یون اكسید واكنش می دهد و ملكول آب والكترون تولید می شود. الكترون از مسیر خارجی حركت كرده و به الكترود كاتد می رسد  ودر آنجا با ملكول اكسیژن واكنش می دهد و یون اكسید تولید می كند وچرخه به همین شكل تكرار می شود:

واکنش آند :                                     ۲H۲ + ۲O۲-  => ۲H۲O + ۴ e
واکنش کاتد:

-O۲  + ۴e- =>۲ O۲

واکنش کلی:                                         

۲H۲ + O۲ => ۲ H۲



 

پیل های سوختی فسفریك اسید(PAFC)

پیل های سوختی فسفریك اسید از یك محلول فسفریك اسید كه غلظت آن حدود 100 درصد است، به عنوان الكترولیت استفاده می كنند. در الكترود آند، ملكول هیدروژن به الكترون وپروتون شكافته می شود. الكترون ها از مسیر خارجی و پروتون ها از الكترولیت عبور می كنند وبه الكترود آند می رسند و در آنجا با اكسیژن واكنش می دهند وآب تولید می شود:

 واکنش آند : ۲H۲ + ۴ OH- => ۴ H۲O + ۴ e
واکنش کاتد: O۲ + ۴H+ + ۴e- => ۲ H۲O
واکنش کلی:                               

۲H۲ + O۲ => ۲ H۲

 



 

پیل های سوختی قلیایی

پیل های سوختی قلیایی از یك محلول پتاسیم هیدروكسید، كه در درون یك ماده ی متخلخل تثبیت شده نگه داشته شده است، بعنوان الكترولیت بهره می برند. زمانی كه ملكول هیدروژن به الكترود آند می رسد، با یون هیدروكسید واكنش می دهد كه محصول این واكنش آب و الكترون است. الكترون ها در مسیر خارجی به حركت در می آیند وآب نیز به الكترود كاتد برده می شود و در آنجا با اكسیژن و الكترون هایی كه از آند آمده اند واكنش می دهد ویون هیدروكسید تولید می كند و این چرخه به همین شكل ادامه پیدا می كند:

                            واکنش آند :            ۲H۲ + ۴ OH- => ۴ H۲O + ۴ e
                           واکنش کاتد: ۲O۲ + ۲ H۲O + ۴ e- => ۴ OH
                           واکنش کلی:  H۲ + O۲ => ۲ H۲O

                            


 

پیل های سوختی غشای مبادله گر هیدروژن

این پیل های سوختی از یك غشای پلیمری كه یك لایه ی نازك پلاستیك است، به عنوان الكترولیت استفاده می كنند. این غشا نسبت به پروتون نفوذ پذیراست، ولی الكترون ها از آن عبور نمی كنند.زمانی كه ملكول هیدروژن به الكترود آند می رسد، به الكترون و پروتون تفكیك می شود. پروتون ها از غشای پلیمری عبور كرده وبه الكترورد كاتد می رسند. از طرفی الكترون ها در مسیر خارجی به جریان در می آیند وبه الكترود آند می رسند. در الكترود آند، الكترون، پروتون و ملكول اكسیژن با هم تركیب می شوند و تشكیل ملكول آب را می دهند:

                                                        

                                 واکنش آند :          

2H۲ => ۴H+ + ۴e
                                 واکنش کاتد :       O۲ + ۴H+ + ۴e- => ۲ H۲O
                                 واکنش کلی :     ۲H۲ + O۲ => ۲ H۲O
                              

        


  
  



 

Toshiba prototype fuel-cell headphones

Methanol will power portable devices of the future

 

We all know that portable devices in future are pretty certain to be powered by some kind of fuel cell that uses a volatile liquid as a power source in place of a battery, but it's a bit of a surprise to see TOSHIBA 's latest fuel-cell prototype is to be worn on the head.

The firm's direct methanol fuel cell (DMFC) headphones include a tank of flammable methanol on one ear and the player itself, together with a Bluetooth receiver, on the other. Scare-mongering aside, DMFC cells are absolutely safe - the industry wouldn't be pouring the vast funds it has already spent into the technology if they were not.

The methanol reservoir in the Toshiba wireless headphones is charged up with a 5ml squirt from a disposable cartridge, which will give about 10 hours of power. As a backup, there's also a standard lithium-ion battery in the unit, although this isn't likely to be a feature of production models.

Having watched fuel cells progress from huge bricks to tiny demonstration units able to power mobile phones in recent years, we feel confident in predicting that commercial devices will be widespread around 2010, providing fuel distribution and safety issues can be worked out by then of course.



 


If you are tired of your laptop petering out after a mere few hours of use, Samsung has a dock they are showing off set to be launched at the end of 2007 that could power your laptop for up to one month.

 
I can hardly imagine not having to plug in my laptop for a month, yet that is what Samsung claims is possible with their Q35 Ultraportable. Sure if you use a real laptop like one of the SLI behemoths form Alienware you will get lots less time than that, but even going an entire day without needing to plug in would be great for many of us.

Samsung is claiming their fuel cell has 650Wh/L making it have about four times the energy density as competing offerings. Supposedly a mini version of the dock that holds a tea cup worth of fuel is in the works that will provide 15 hours of run time. Could 2007 be the year of the fuel cell? Story and image via Engadget.



 

Toshiba’s new fuel cell mp3 player runs for around 60 hours on a 10 ml charge of concentrated methanol(courtesy of Toshiba).

Fuel cells have potential applications for wide-scale use in a number of portable electronic devices, particularly in personal devices such as laptop computers, mobile phones, video cameras and stereos. Fuel cells have some significant advantages over batteries for these applications.  Potentially a fuel cell could last three times longer than a battery of equivalent size and the fuel cell could be replenished more quickly using fuels such as hydrogen or methanol than batteries can be recharged . 





نوع مطلب :
برچسب ها :


درباره وبلاگ

روزی در آخر ساعت درس یك دانشجوی دوره دكترای نروژی ، سوالی مطرح كرد: استاد،شما كه از جهان سوم می آیید،جهان سوم كجاست ؟؟ فقط چند دقیقه به آخر كلاس مانده بود.من در جواب مطلبی را فی البداهه گفتم كه روز به روز بیشتر به آن اعتقاد پیدا می كنم.به آن دانشجو گفتم: جهان سوم جایی است كه هر كس بخواهد مملكتش را آباد كند،خانه اش خراب می شود و هر كس كه بخواهد خانه اش آباد باشد باید در تخریب مملكتش بكوشد.

پروفسورحسابی
مدیر وبلاگ : ابراهیم سیفی

آرشیو وبلاگ
نویسندگان
Online User
آمار وبلاگ
کل بازدید :
بازدید امروز :
بازدید دیروز :
بازدید این ماه :
بازدید ماه قبل :
تعداد نویسندگان :
تعداد کل پست ها :
آخرین بازدید :
آخرین بروز رسانی :