پيلهايسوختي اتانولي مستقيم
پيلهايسوختي اتانولي مستقيم (DEFC)، زير مجموعهاي از پيلهايسوختي تبادل پروتون ميباشند كه سوخت (اتانول) بهسازي شده و مستقيماً به پيل خورانده ميشود.
مزايا
DEFC به جاي متانول بسيار سمي ار اتانول استفاده مينمايد. همچنين اتانول براي مصرفكنندگان داراي استفاده شايعتري ميباشد.
اين ماده مايعي غني از هيدروژن و داراي دانسيته تواني بالا (8kwh/kg) نسبت به متانول (1.6kwh/kg ) ميباشد. اتانول ميتواند در مقادير زياد از طريق تخمير منابع قابل تجديدي چون نيشكر، گندم، ذرت، يا حتي كاه توليد شود.
در پيلهايسوختي، اكسيداسيون هر سوخت نياز به استفاده از يك كاتاليزور مناسب براي ايجاد دانسيته جرياني دارد. در اكثر موارد مؤثرترين كاتاليزور براي اكسيداسيون مولكولهاي كوچك آلي، كاتاليزرورهاي بر مبناي پلاتين ميباشند. اما با توجه به هزينه بالاي اين كاتاليزورها، بهرهبرداري كاربردي از اتانول به عنوان سوخت پيلهايسوختي PEM، نياز به ايجاد كاتاليزورهاي جديد دارد. الكتروكاتاليزورهاي نانو ساختارهاي جديد (براي مثال HYPERMEC توسط ACTA Sp A) بر مبناي فلزات non- nobel و ترجيحاً به صورت مخلوط Fe، Co، Ni در آند و Ni، Fe يا Co به تنهايي در كاتدي ميباشند. اين كاتاليزور داراي هيچ فلز گران قيمتي نميباشد و در عمل با تثبيت نمودن ذرات بسيار ريز فلز بر روي جزء مورد عمل، يك كاتاليزور بسيار فعال ايجاد ميشود.
با استفاده از اتانول به عنوان سوخت براي پيلهاي خود تنفسي شامل غشاءهاي تبادل آنيون، دانسيته تواني بزرگي با مقدار140mw/cm2 در 25ºC با ولتاژ0.5V حاصل ميشود.
عملكرد
در اين پيلها پليمر به عنوان الكتروليت عمل نمده و بار الكتريكي توسط يون هيدروژن (پروتون) حمل ميشود. اتانول مايع (OH- C2H5) در حضور آب در آند، اكسيد شده و توليد CO2، الكترون و يونهاي هيدروژن مينمايد. در ادامه يونهاي هيدروژن توليدي از طريق الكتروليت پليمري جابهجا ميشوند و در كاتد با اكسيژن هوا و الكترونهاي مدار خارجي ناشي از آب تشكيل شده واكنش ميدهند.
نمونههاي ساخته شده
Technofil يك نمونه آزمايشي پيلسوختي اتانولي مستقيم را با توان w 1.5 توليد نموده است. اين نمونه آزمايشي شامل دو پيلسوختي بوده كه بسته به ميزان بار ايجاد ولتاژ خروجي v 0.9- 0.5 را مينمايد.
علاوهبر آن در ماه مي سال 2007 ميلادي، يك تيم تحقيقاتي از دانشگاه علوم كاربردي در Offenburg، اولين خودروي جهاني با نيروي DEFC را در Shell's Eco- marathon فرانسه ارائه نمود. تست موفقيتآميز اين خودرو روي Nagaro Circuit با ولتاژ خروجي V 45-20 همراه بود
مزايا
DEFC به جاي متانول بسيار سمي ار اتانول استفاده مينمايد. همچنين اتانول براي مصرفكنندگان داراي استفاده شايعتري ميباشد.
اين ماده مايعي غني از هيدروژن و داراي دانسيته تواني بالا (8kwh/kg) نسبت به متانول (1.6kwh/kg ) ميباشد. اتانول ميتواند در مقادير زياد از طريق تخمير منابع قابل تجديدي چون نيشكر، گندم، ذرت، يا حتي كاه توليد شود.
در پيلهايسوختي، اكسيداسيون هر سوخت نياز به استفاده از يك كاتاليزور مناسب براي ايجاد دانسيته جرياني دارد. در اكثر موارد مؤثرترين كاتاليزور براي اكسيداسيون مولكولهاي كوچك آلي، كاتاليزرورهاي بر مبناي پلاتين ميباشند. اما با توجه به هزينه بالاي اين كاتاليزورها، بهرهبرداري كاربردي از اتانول به عنوان سوخت پيلهايسوختي PEM، نياز به ايجاد كاتاليزورهاي جديد دارد. الكتروكاتاليزورهاي نانو ساختارهاي جديد (براي مثال HYPERMEC توسط ACTA Sp A) بر مبناي فلزات non- nobel و ترجيحاً به صورت مخلوط Fe، Co، Ni در آند و Ni، Fe يا Co به تنهايي در كاتدي ميباشند. اين كاتاليزور داراي هيچ فلز گران قيمتي نميباشد و در عمل با تثبيت نمودن ذرات بسيار ريز فلز بر روي جزء مورد عمل، يك كاتاليزور بسيار فعال ايجاد ميشود.
با استفاده از اتانول به عنوان سوخت براي پيلهاي خود تنفسي شامل غشاءهاي تبادل آنيون، دانسيته تواني بزرگي با مقدار140mw/cm2 در 25ºC با ولتاژ0.5V حاصل ميشود.
عملكرد
در اين پيلها پليمر به عنوان الكتروليت عمل نمده و بار الكتريكي توسط يون هيدروژن (پروتون) حمل ميشود. اتانول مايع (OH- C2H5) در حضور آب در آند، اكسيد شده و توليد CO2، الكترون و يونهاي هيدروژن مينمايد. در ادامه يونهاي هيدروژن توليدي از طريق الكتروليت پليمري جابهجا ميشوند و در كاتد با اكسيژن هوا و الكترونهاي مدار خارجي ناشي از آب تشكيل شده واكنش ميدهند.
نمونههاي ساخته شده
Technofil يك نمونه آزمايشي پيلسوختي اتانولي مستقيم را با توان w 1.5 توليد نموده است. اين نمونه آزمايشي شامل دو پيلسوختي بوده كه بسته به ميزان بار ايجاد ولتاژ خروجي v 0.9- 0.5 را مينمايد.
علاوهبر آن در ماه مي سال 2007 ميلادي، يك تيم تحقيقاتي از دانشگاه علوم كاربردي در Offenburg، اولين خودروي جهاني با نيروي DEFC را در Shell's Eco- marathon فرانسه ارائه نمود. تست موفقيتآميز اين خودرو روي Nagaro Circuit با ولتاژ خروجي V 45-20 همراه بود
+ نوشته شده در دوشنبه هفدهم اسفند ۱۳۸۸ ساعت ۱۲:۲۰ ق.ظ توسط سیما نجفی
|