محققان دانشگاه امیرکبیر موفق به شبیه سازی پیل های سوختی شدند که نسبت به پیل های سوختی موجود از مزیتی همچون انعطاف پذیری در انتخاب سوخت برخوردار هستند.
محمدرضا اوصافی، محقق طرح «شبیه ساز پیل های سوختی» گفت: پیل های سوختی اسید جامد، نسل جدیدی از پیلهای سوختی هستند که در آنها از اسیدهای جامد به عنوان الکترولیت استفاده می شود.
وی با بیان اینکه در حال حاضر از میان ترکیبات اسید جامد، ترکیب « CsH۲PO۴ » پرکاربردترین و مناسب ترین ترکیب برای استفاده در پیلهای سوختی هستند، افزود: الکترولیتهای حالت جامد به دلیل تسهیل در امر انتقال پروتون بدون آب، آینده درخشانی برای کاربرد در پیلهای سوختی دارند.
وی ادامه داد: همچنین بازده بالا، عدم خوردگی در پیل، امکان ساخت پیل در ابعاد مختلف و هزینه ساخت کم، از جمله مزایای این پیلها به شمار می روند.
اوصافی با اشاره به پروژه شبیه سازی پیل سوختی گفت: در این پروژه، مدل سه بعدی برای یک پیل سوختی اسید جامد صفحه ای توسعه داده شد که این مدل برای کل اجزای پیل سوختی صورت گرفته است.
وی افزود: این مدل سه بعدی شامل کانالهای جریان، الکترودها (لایه نفوذ گازی و لایه کاتالیست)، الکترولیت و جمع کننده جریان هستند.
اوصافی خاطرنشان کرد: این مدل، دربردارنده معادلات انتقال جرم و انتقال ممنتوم (معادله حرکت) برای کانالهای جریان و الکترودها، معادله انتقال بار برای الکترولیت، الکترودها و جمع کننده جریان به همراه واکنش الکتروشیمیایی در الکترودها است.
وی عنوان کرد: مزیت مدل حاصل، توانایی آن در پیشگویی رفتار پیل سوختی اسید جامد، تحت شرایط عملکردی مختلف است. همچنین پیلهای سوختی اسید جامد (SAFCها) بر پایه الکترولیت CsH۲PO۴ قابلیت عملکرد ویژه ای در دماهای متوسط حدود ۲۵۰ درجه سانتیگراد دارند.
اوصافی با بیان اینکه دوام و هزینه پیل های سوختی از مشکلاتی هستند که مربوط به الکترود آنها می شود، گفت: پیل هایی که طراحی کردیم در مقایسه با پیلهای سوختی پلیمری، موجب انعطاف پذیری در انتخاب سوخت می شود. یعنی می توان از سوخت های مختلف در این سیستم استفاده کرد.
وی با اشاره به سوخت های مختلف این پیل سوختی افزود: در این پیل ها می توان از سوخت های هیدروژن، پروپان، بوتان، دیزل، اتانول و متانول استفاده کرد. سوخت و اکسیدکننده ورودی به پیل باید مرطوب باشند تا از آب زدایی الکترولیت جلوگیری شود.
به گفته وی، رطوبت در داخل پیل کمتر از نقطه شبنم آب نگه داشته می شود تا از انحلال اسید جامد جلوگیری شود.
اوصافی گفت: حداکثر دمای عملکرد پیل، دمای آب زدایی (۲۸۰ درجه سانتیگراد) است و مقاومت مناسب در برابر مسمومیت ناشی از ناخالصی های سوخت یکی از ویژگی های پیل سوختی اسید جامد است که نیاز به تصفیه سوختهای ریفورم شده را برطرف می کند.
وی با اشاره به ویژگی های پیل سوختی اسید جامد گفت: مقاومت مناسب الکترولیت در برابر ناخالصی هایی مانند «CO» در سوخت، عدم خوردگی، حذف کاتالیستهای فلزات گرانقیمت، انعطافپذیری در انتخاب سوخت از ویژگی های پیل های سوختی اسید جامد به شمار می روند.
پیل سوختی (Fuel cell) یک مبدل انرژی شیمیایی به انرژی الکتریکی است که این تبدیل مستقیم بوده و از بازده بالایی برخوردار است.
منبع: مهر