پروژه پیل های سوختی (Fuel Cells) مربوط به درس سوخت و احتراق

مقدمه

یکی از موارد مهمی که بشر از ابتدا به عنوان یک چالش اساسی با آن مواجه بوده است یافتن روشهای نوین و پر بازده تبدیل انرژی سوختها به انرژی قابل استفاده بوده است شاید بتوان اولین تجربه انسان در این راه را ساخت ماشینهای اولیه بخار دانست این ماشینها دارای راندمان بسیار پایین بودند بعد از اختراع موتورهای احتراق داخلی توسط اتو این راندمان نسبتا بهبود یافت و به مرز ۷ % در موتورهای اولیه رسید با پیشرفت علم ترمودینامیک سیکلهای احتراقی بهتری پا به عرصه گذاشتند هر چند برخی از آنها یا قابل اجرا نبودند یا با مشکلات ساخت و تجهیزات پیچیده مواجه بودند.

بهترین سیکل حرارتی کاربردی که تا کنون مورد استفاده بشر قرار گرفته است سیکل ترکیبی برایتون – رانکین می باشد که در نیروگاههای حرارتی تولید برق مورد استفاده قرار گرفته است و بازده آن قریب به ۴۵ % می باشد اما امروزه بشر به فن آوری جالب پیل سوختی به عنوان جانشین بسیار مناسب برای موتورهای احتراق داخلی می اندیشد از آنجاییکه این وسیله از سیکل کارنو تبعیت نمی کند و بصورت مستقیم و بواسطه فرآیند الکتروشیمیایی ، انرژی شیمیایی سوخت را به انرژی الکتریکی تبدیل می نماید می توان بسته به نوع سوخت راندمانی بین ۸۰ % برای سوخت هیدروژن خالص و ۳۰ % برای گاز متان داشته باشد.

امروزه پیل سوختی به یک رقیب مناسب برای توربینهای گاز در نیروگاهها ، موتورهای احتراق داخلی در خودروها و باطریها در کامپیوترهای کیفی تبدیل شده است جریان مستقیم تولید شده توسط پیل سوختی را می توان برای کاربردهای الکتریکی بویژه بکارانداختن موتورهای الکتریکی و روشنایی استفاده نمود.

یکی از شیوه های اساسی که تکنولوژی آن در دهه اخیر به سرعت توسعه یافته است استفاده از پیلهای سوختی جهت تأمین همزمان الکتریسیته و حرارت به روش الکتروشیمیایی می باشد در این روش که به عبارتی می توان آن را عمل الکترولیز معکوس قلمداد کرد انرژی شیمیایی ذخیره شده در سوختهای فسیلی بدون احتراق استخراج می گردد این سیستمها در مقایسه با سایر روشها از کارائی زیادی برخوردار بوده و آلودگی بسیار کمی تولید می کند. با توجه به اینکه پیلهای سوختی بصورت شیمیایی برق تولید می کنند خیلی بهتر از احتراق خواهند بود آنها محدودیت قوانین ترمود ینامیک را که واحدهای تولید قدرت مرسوم دارند ندارند بنابراین پیلهای سوختی بازده بسیار بیشتری در تولید انرژی از یک سوخت خواهند داشت همچنین با افزایش هر چه بیشتر بازدهی سیستم می توان اتلاف گرما از بعضی سلولها را مهار کرد.