پیل سوختی

[Asghar2000]

بصورت ساده بايد گفت سلول سوختی يک وسيله­ی تبديل انرژی است. هيچ قطعه متحرکی در آن درگير نيست بنابراين سلول سوختی در سکوت کار می­کند. انرژی آزاد شده به صورت گرما و الکتريسيته را می­توان به عنوان منبع قدرت بکار برد.

فرآيند با وارد شدن هيدروژن به يک الکترود کاتاليزوری که سبب تسهيل در تفکيک اتم­های هيدروژن به صورت پروتون­ها و الکترون­ها می­شود، شروع می­گردد. پروتون ها يا همان يون های هيدروژن از طريق غشا به سمت کاتاليزور ديگر که با اکسيژن تغذيه می شود، حرکت می کنند. الکترون های جدا شده نمی توانند از طريق غشا يا الکتروليت عبور کنند، بنابراين از طريق يک مدار خارجی گذر می کنند. مدار خارجی شامل يک بار الکتريکی مانند يک موتور يا لامپ روشنايی يا چيزهايی از اين قبيل است و سپس به الکترود کاتاليزوری می­رسد جايی که پروتون ها و الکترون ها دوباره با هم ترکيب می­شوند و با اتصال به اکسيژن توليد ملکول های آب می­کنند.


تاريخچه سلول سوختی
تکنولوژی سلول سوختی بالغ بر صد و شصت سال عمر دارد.
در سال 1839، ويليام گروو (William Grove) آزمايشاتی را با باتری ها و فرآيند الکتروليز انجام داد تا به ايده ی معکوس نمودن اين پروسه جهت توليد الکتريسيته دست يافت. در فرآيند الکتروليز از الکتريسيته جهت جداسازی اتم های هيدروژن و اکسيژن در ملکول های آب استفاده می شود. ايده گروو توليد الکتريسيته و آب در ازای ترکيب هيدروژن و اکسيژن بود. با استفاده از الکترود هايی با کاتاليزور پلاتين تلاش های او برای رسيدن به اين هدف به موفقيت انجاميد. اين پژوهش پايه و بنيان درک اصول اساسی حاکم بر نحوه عمل سلول های سوختی بود.
گروو اختراع خود را « باتری گازی » ناميد.

William Grove


باتری گازی گروو
سال ها بعد در 1889، لودويگ موند (Ludwig Mond) و چارلز لانگر (Charles Langer) آزمايش روی ايده ی ابتکاری گروو را آغاز کردند. آنها مسئول معروف شدن باتری گازی گروو به نام « سلول سوختی » بودند .اين نام باقی مان و ما امروزه آن را بکار می بريم .
در طی دهه های 1980 و 90، توسعه در زمينه ی فناوری سلول سوختی جهش بزرگی نمود و تعداد زيادی از دستگاه های مولد قدرت سلول سوختی در اندازه های کوچک ساخته شد. امروزه سلول های سوختی در کاربردهای ساکن و سيار زمينی مانند شاتل های فضايی ناسا به کار می روند در حالی که همچنان توسعه و پيشرفت اين تکنولوژی در جريان است.
سلول های سوختی بزودی تامين کننده انرژی مورد نياز همه چيز از لپ تاپ ها تا سيستم های الکتريکی خانه ها و صنايع خواهد بود.
مزایای سلول سوختی
كاركرد بی صدا عدم وجود اجزای متحرك
بهره برداری راحت قابل اعتماد بودن
هزینه نصب پایین انعطاف پذیری در اندازه
مدولار بودن امكان استفاده در نقاط دور از شبكه
معایب سلول سوختی
· هزینه های بالای ورود تکنولوژی به بازار
· ناشناخته بودن فناوری مربوطه در دنیای صنعت
· عدم وجود زیر ساخت
انواع سلول سوختي
بطور کلی پنج نوع سلول سوختی وجود دارد :
Alkaline Fuel Cells
سلول سوختی قلیایی

Molten Carbonate Fuel Cells
سلول سوختی با الکترولیت کربنات مذاب

Phosphoric Acid Fuel Cells
سلول سوختی با الکترولیت اسید فسفریک

Polymer Electrolyte Membrane (PEM)
سلول سوختی با غشاء مبادله کننده پروتون

Solid Oxide Fuel Cells
سلول سوختی با الکترولیت اکسیدهای جامد

سه مورد اول داراي الکتروليت مايع و دوتای آخر از الکتروليت جامد بهره می­گیرند.

منبع : http://www.hamedmonsef.com/Fuel%20Cell.htm
گردآورنده : مهندس امیر صابر نعیمی
دانشجوی کارشناسی ارشد تبدیل انرژی