طراحی و ساخت سامانه ی آزمایشگاهی استحصال هیدروژن از سدیم بورهیدرید با هدف کاربری در پیل سوختی پلیمری

در راستای تأمین هیدروژن مورد نیاز پیل سوختی پلیمری، در پژوهش حاضر، طراحی و ساخت یک سامانه ی آزمایشگاهی یکپارچه برای استحصال آنی هیدروژن از محلول آبی سدیم بورهیدرید مدنظر قرار گرفته است. برای استحصال هیدروژن از هیدرولیز محلول wt% 20 سدیم بورهیدرید استفاده شده است. به منظور جلوگیری از هیدرولیز سرخود، wt% 2 سدیم هیدروکسید در محلول واکنش گر حل شده است تا محلول پایدار شود و هیدروژن فقط بر حسب نیاز مستحصل گردد. برای فعال کردن واکنش استحصال با نرخ موردنظر (slpm 15 هیدروژن برای مصرف یک پیل سوختی پلیمری 1 کیلووات)، از یک کاتالیست مناسب و ارزان قیمت (نیترات کبالت روی پایه ی آلفا-آلومینا) استفاده شده است. در ادامه، محاسبات اساسی و طراحی مفهومی مجموعه انجام و اجزای اصلی شامل رآکتور، مخزن تغذیه و واحد کنترل طراحی و ساخته شده است. سپس اجزای اصلی و سایر تجهیزات جانبی به خوبی در کنار یکدیگر گمارده شده اند تا یک سامانه ی آزمایشگاهی یکپارچه و قابل کنترل را حاصل نمایند. یکی از مزایای سامانه ی ساخته شده، امکان استحصال پیوسته و قابل کنترل گاز هیدروژن خروجی می باشد. نتایج بررسی های آزمایشگاهی، موفقیت طرح سامانه را تأیید کرده اند. در تست آزمایشگاهی صورت گرفته با استفاده از سامانه ی ساخته شده، نمودار نرخ هیدروژن خروجی، نشان دهنده ی میزان مناسب خروجی سامانه با توجه به مقادیر مورد انتظار بوده ، به نحوی که حدود slpm 15 هیدروژن با خلوص بالا (999/99%) به طور پایدار مستحصل شده است. دما و فشار عملکردی مجموعه به ترتیب حدود ?c 80 و bar 4 در نظر گرفته شده اند. توزیع مناسب پروفیل دما و فشار رآکتور حین انجام آزمایشات دلیلی بر انجام یکنواخت واکنش در کل زمان مورد انتظار می باشد. به علاوه، پاسخ سامانه نسبت به تغییرات دینامیک نیاز مصرف کننده کاملاً مناسب و با کم ترین تأخیر (کم تر از 1 دقیقه) بوده است.