چکیده:
یکی از موارد مهمی که بشر از ابتدا به عنوان یک چالش اساسی با آن مواجه بوده است یافتن روشهای نوین و پر بازده تبدیل انرژی سوختها به انرژی قابل استفاده بوده است شاید بتوان اولین تجربه انسان در این راه را ساخت ماشینهای اولیه بخار دانست این ماشینها دارای راندمان بسیار پایین بودند بعد از اختراع موتورهای احتراق داخلی توسط اتو این راندمان نسبتا بهبود یافت و به مرز 7 % در موتورهای اولیه رسید با پیشرفت علم ترمودینامیک سیکلهای احتراقی بهتری پا به عرصه گذاشتند هر چند برخی از آنها یا قابل اجرا نبودند یا با مشکلات ساخت و تجهیزات پیچیده مواجه بودند. بهترین سیکل حرارتی کاربردی که تا کنون مورد استفاده بشر قرار گرفته است سیکل ترکیبی برایتون – رانکین می باشد که در نیروگاههای حرارتی تولید برق مورد استفاده قرار گرفته است و بازده آن قریب به 45 % می باشد اما امروزه بشر به فن آوری جالب پیل سوختی به عنوان جانشین بسیار مناسب برای موتورهای احتراق داخلی می اندیشد از آنجاییکه این وسیله از سیکل کارنو تبعیت نمی کند و بصورت مستقیم و بواسطه فرآیند الکتروشیمیایی ، انرژی شیمیایی سوخت را به انرژی الکتریکی تبدیل می نماید می توان بسته به نوع سوخت راندمانی بین 80 % برای سوخت هیدروژن خالص و 30 % برای گاز متان داشته باشد.
امروزه پیل سوختی به یک رقیب مناسب برای توربینهای گاز در نیروگاهها ، موتورهای احتراق داخلی در خودروها و باطریها در کامپیوترهای کیفی تبدیل شده است جریان مستقیم تولید شده توسط پیل سوختی را می توان برای کاربردهای الکتریکی بویژه بکارانداختن موتورهای الکتریکی و روشنایی استفاده نمود.
یکی از شیوه های اساسی که تکنولوژی آن در دهه اخیر به سرعت توسعه یافته است استفاده از پیلهای سوختی جهت تأمین همزمان الکتریسیته و حرارت به روش الکتروشیمیایی می باشد در این روش که به عبارتی می توان آن را عمل الکترولیز معکوس قلمداد کرد انرژی شیمیایی ذخیره شده در سوختهای فسیلی بدون احتراق استخراج می گردد این سیستمها در مقایسه با سایر روشها از کارائی زیادی برخوردار بوده و آلودگی بسیار کمی تولید می کند. با توجه به اینکه پیلهای سوختی بصورت شیمیایی برق تولید می کنند خیلی بهتر از احتراق خواهند بود آنها محدودیت قوانین ترمودینامیک را که واحدهای تولید قدرت مرسوم دارند ندارند بنابراین پیلهای سوختی بازده بسیار بیشتری در تولید انرژی از یک سوخت خواهند داشت همچنین با افزایش هر چه بیشتر بازدهی سیستم می توان اتلاف گرما از بعضی سلولها را مهار کرد.
همانطور که می دانیم در اتومبیل ها وسایل زیادی نظیر کولر، گرم کن، رادیو و ... با نیروی مکانیکی تولید شده و یا با باتری داخل اتومبیل تغذیه می شوند. بنابراین اگر در هنگام حرکت از این وسایل استفاده شود مقداری از نیروی موتور صرف تغذیه ی این وسایل می شود. و می توان گفت که استفاده از این وسایل تقریبا مداوم و بی وقفه است. یکی از اولین کاربرد های پیل های سوختی مذکور تامین انرژی لازم برای وسایلی نظیر کولر ، بخاری ، رادیو و ... در اتومبیل های سنگین است. در حالتی که اینگونه اتومبیل ها در جا کار نمی کنند بلکه در حال حرکت هستند. زیرا اگر انرژی لازم برای این وسایل در حالت درجا کار کردن از موتور گرفته شود مشکلی به وجود نمی آید. اما اگر اتومبیل در حال حرکت باشد مقداری از نیروی موتور به جای اینکه صرف جلو بردن اتومبیل شود صرف به کار انداختن این وسایل می شود.
همچنانکه از عنوان پروژه بر می آید، بحث بر سر تکنولوژی پیل سوختی و کاربرد آن در خودروها می باشد. در این پایان نامه ابتدا در مورد خوراک پیل سوختی که همانا هیدروژن است بحث شده و به بررسی پیل سوختی پرداخته ایم سپس به معرفی انواع پیل سوختی و تاکید بر پیل سوختی نوع پلیمری (PEM) و متانولی شده و در نهایت به سیستم پیل سوختی و خودروهای پیل سوختی پرداخته شده است .
فهرست:فصل اول- هیدروژن و پیل سوختی
1- 1- هیدروژن
1-1-1- محتوای انرژی هیدروژن
1-1-2- الایندگی هیدروژن
1-1-3- اشتعال پذیری هیدروژن
1-1-4- محدوده اشتعال پذیری هیدروژن
1-1-5- قابلیت انفجار هیدروژن
1-2- روش های تولید هیدروژن
1-2-1- تبدیل سوخت های فسیلی به هیدروژن
1-2-2- الکترولیز اب
1-2-3- روش فوتو الکترو شیمیایی
1-3- ذخیره سازی هیدروژن
1-4- پیل های سوختی
1-5- تاریخچه پیل های سوختی
1-6- نحوه کار پیل های سوختی
1-7- مزایا و معایب پیل های سوختی
1-8- اجزای پیل های سوختی
1-8-1- الکترودها
1-8-2- خصوصیت الکترودها
1-8-3- انواع الکترودها
1-9- الکترود در پیل های سوختی با عملکرد در دمای پایین
1-9-1 لایه اب گریز
1-9-2- لایه اب دوست
1-10- الکترود در پیل های سوختی با عملکرد در دمای بالا
1-11- نقش روزنه ها در عملکرد پیل های سوختی
1-12- مسموم کننده های الکترودهای حاوی فلزات بی اثر
1-13- انواع پیل های سوختی
فصل دوم-انواع پیل های سوختی
2-1- معرفی انواع پیل های سوختی
2-1-1- پیل سوختی اکسید جامد
2-1-2- پیل های سوختی کربنات مذاب
2-1-3- پیل های سوختی اسید فسفریک
2-1-4 پیل های سوختی قلیایی
2-1-5- پیل های سوختی پلیمری
2-1-5-1ساختمان پیل های سوختی پلیمری
2-1-5-2- تنظیم اب و عملکرد پیل های سوختی پلیمری
2-1-5-3- رساندن هوا و اکسیدان پیل های سوختی پلیمری
2-1-5-4- دمای عملکرد پیل های سوختی پلیمری و تاثیر کاهش دما
2-1-5-5- توده پیل های سوختی پلیمری
2-1-6 پیل های سوختی متانولی
2-2- جمع بندی و مقایسه و جدول انواع پیل های سوختی
فصل سوم- شناخت فنی پیل های سوختی متانولی
3-1- اجزای پیل های سوختی متانولی
3-1-2- پلاتین به همراه اکسید روتینیم
3-1-3- الیاژ پلاتین تنگستن و پلاتین مولیبدم
3-2- روش تهیه لایه کاتالیست
3-3- الکترود کاتد
3-4- لایه نفوذ گاز
3-5- صفحات دوقطبی
3-6- فرایند تولید پیل های سوختی متانولی
3-6-1- سری های با صفحه دو قطبی
3-7- مجموعه غشا/الکترود
3-7-1- روش ساخت غشا/الکترود
3-8- لایه های نفوذ گاز
3 -9- مسیرهای جریان گاز در صفحات قطبی
فصل چهارم- سیستم پیل سوختی
4-1- سیستم پیل سوختی
4-1-1 بخش سوخت رسانی
4-1-1-1- سیستم ذخیره هیدروژن در مخازن تحت فشار
4-1-1-2- استفاده از هیدرید های شیمیایی
4-1-1-3- استفاده از هیدرید های فلزی 65
4-1-2- مبدل سوخت
4-2- خودروهای پیل سوختی
4-2-1- خودروهای پیل سوختی ساده
4-2-2- خودروهای پیل سوختی ترکیبی(هیبریدی
4-3- اجزای خودروهای هیبریدی
4-3-1- کنترل کننده ها
4-3-2- باتری خودروهای هیبریدی
4-3-3- فراخازن های خودروهای هیبریدی
4-3-4- پیل سوختی خودروهای هیبریدی
نتیجه گیری
منابع
تعداد مشاهده: 2156 مشاهده
فرمت فایل دانلودی:.rar
فرمت فایل اصلی: doc
تعداد صفحات: 82
حجم فایل:4,164 کیلوبایت
دانلود فایل