طراحی و ساخت توده پیل سوختی پلیمری

رشد روزافزون استفاده از منابع تجدیدناپذیر فسیلی، محدودیت این منابع و مشکلات زیست محیطی ناشی از بکارگیری آنها سبب توجه جدی جهانیان به تنوع بخشی و بهره گیری از منابع جدید انرژی با استفاده از روش های پایدار، ایمن و سازگار با محیط زیست شده است. دانش و تکنولوژی پیل سوختی طی دو دهه اخیر رشد سریعی داشته چراکه یک روش کارامد جهت تبدیل مستقیم انرژی شیمیایی به انرژی الکتریکی بشمار می رود. پیل سوختی غشاء پلیمری که در آن هیدروژن طی واکنش شیمیایی با اکسیژن به الکتریسیته و حرارت تبدیل می شود، یکی از بهترین گزینه های تولید انرژی الکتریکی در آینده محسوب می گردد. هدف از این پژوهش طراحی و ساخت توده پیل سوختی پلیمری و بررسی تاثیر پارامترهای دما و نوع گازهای واکنش دهنده بر روی عملکرد آن می باشد. در این پژوهش در ابتدا به بررسی انواع پیلها و ترمودینامیک حاکم بر پیل پرداخته شده و سپس اجزاء سازنده پیل و طرح های مختلف کانالهای توزیع جریان مورد بررسی قرار گرفت. تاثیر پارامترهای دما و نوع گازهای واکنش دهنده بر عملکرد توده پیل سوختی بصورت تجربی مورد بررسی قرار گرفته است. آزمایشات بر روی توده پیل سوختی 10 سلولی با سطح فعال 60 سانتی مترمربع انجام شده است. نتایج حاصل از آزمایشات بصورت نمودار پلاریزاسیون تاثیر پارامترهای دما ونوع گازهای واکنش دهنده برعملکردومحدوده کارکرد بهینه پیل را نشان می دهند. آزمایشات نشان دادند بدلیل ضخامت کم غشاء مورد استفاده و عدم مرطوب سازی آن، افزایش دمای توده پیل سوختی از 30 درجه سانتیگراد تا 60 درجه سبب خشک شدن غشاء، ناپایداری و عملکرد نامطلوب آن شده است. همچنین استفاده از اکسیژن خالص بجای هوا بدلیل کاهش افت ولتاژ غلظتی سبب بهبود عملکرد پیل شده بطوریکه بازده پیل بطور میانگین 10% افزایش یافته است و برای رسیدن به بازده 40% ، پیل سوختی می بایست درولتاژ حدود 7/5 ولت کارکندکه تحت این شرایط چگالی توان پیل265 ma/cm^2 می باشد.