مطالعه مقایسه ای تکنولوژی های مختلف پیل سوختی

مرجع پلیمر در بازار ایران (پلیم پارت) :

چکیده

پیل‌های سوختی در طی یک واکنش الکتروشیمیایی که بین اکسیژن و هیدروژن اتفاق می‌افتد، الکتریسیته،گرما و آب را ایجاد می­کنند. فناوری پیل سوختی روشی امیدوار کننده برای تأمین انرژی برای مناطق روستایی است که در آن دسترسی به شبکه عمومی وجود ندارد. یا در آنجا هزینه های زیادی برای سیم کشی و انتقال برق وجود دارد. علاوه بر این، ابزارهای کاربردی با نیازهای ضروری به انرژی الکتریکی ایمن مانند منابع تغذیه اضطراری[1] (UPS)، نیروگاه های تولید برق و سیستم های تولید پراکنده می توانند از پیل های سوختی به عنوان منبع انرژی خود استفاده کنند. مقاله حاضر شامل مطالعه تطبیقی ​​طراحی، اصول کار، کاربردها، مزایا و معایب فن‌آوری‌های مختلف موجود برای پیل‌های سوختی است. علاوه بر این، ویژگی‌های فنی-اقتصادی خودروهای پیل سوختی هیدروژنی[2] (FCV) و وسایل نقلیه موتور احتراق داخلی[3] (ICEV) مقایسه می‌شوند. نتایج نشان می‌دهد که سیستم‌های پیل سوختی طراحی ساده، قابلیت اطمینان بالا، عملکرد بی‌صدا، راندمان بالا و اثرات زیست محیطی کمتری دارند. هدف این مقاله این است که به عنوان یک مرجع مناسب برای بررسی تولید انرژی پیل سوختی ارائه شود.

نتایج

انواع مختلف پیل های سوختی به منظور مشخص کردن بهترین کاربرد برای هر نوع از پیل سوختی مورد مطالعه قرار گرفتند. در این مقاله عنوان شد که اگرچه همه انواع پیل های سوختی به صورت مشابه عمل می‌کنند، اما پیل سوختی نوع قلیایی[4] (AFC) کارآمدترین نوع از نظر راندمان توان هستند (60%) و پس از آن غشای الکترولیت پلیمری (58%) و کربنات مذاب[5] (47%) می­باشند. در حالی که AFC ها پربازده‌ترین نوع هستند، اما پیل سوختی غشایی تبادل پروتون[6] (PEMFC) برای کاربردهای وابسته به حمل و نقل مانند خودرو و اتوبوس ایده‌آل هستند. پیل سوختی متانولی مستقیم[7] (DMFC) و  پیل سوختی اسید فسفریک[8] (PAFC)  از نظر اقتصادی کارآمد هستند. با این حال، یکی از معایب آنها راندمان پایین می­باشد. پیل سوختی اکسید جامد[9] (SOFC) و پیل سوختی کربنات مذاب ([10]MCFC) کارایی [11]CHP ( تولید همزمان برق و حرارت) بالایی دارند. مقایسه هزینه‌های سرمایه گذاری بین ICEV و FCEV نشان می‌دهد که اگرچه نوع دوم به دلیل هزینه‌های مربوط به تغییرات سیستم هیدروژن و زیرساخت‌های توزیع گران‌تر است، اما هزینه‌های عملیاتی در طول عمر خودرو قانع‌کننده‌تر است. فن‌آوری‌های نوآورانه و مدرن پیل سوختی کنونی باید ویژگی‌های اقتصادی را برآورده کنند و از مزایای فناوری‌های موجود فراتر روند تا برای تولید انبوه قابل قبول باشند. به منظور بهبود امکان سنجی و افزایش کارایی FCEVها، تحقیق و توسعه بیشتری باید توسط مؤسسات تحقیقاتی و صنایع انجام شود. پیل‌های سوختی مزایای مهمی نسبت به موتورهای احتراق داخلی[1] (ICE) و دیگر سیستم‌های مولد برق فعلی دارند.

[1] Uninterruptible power supplies (UPS)

[2] Hydrogen fuel cell vehicles (FCV)

[3] Internal combustion engine vehicles (ICEV)

[4] Alkaline fuel cell (AFC)

[5] Molten carbonate

[6] Proton exchange membrane fuel cell

[7] Direct methanol fuel cell

[8] Phosphoric acid fuel cell

[9] Solid oxide fuel cell

[10] Molten carbonate fuel cell

 [11] Combined heat and power

source : https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S1364032111004709