پایان نامه به کارگیری پیل سوختی در تولید انرژی الکتریکی

سرویس آموزش و آزمون برق نیوز: 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 ۷ % 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 می‌باشد که در نیروگاههای حرارتی تولید برق مورد استفاده قرار گرفته است

و بازده آن قریب به ۴۵ % می‌باشد، اما امروزه بشر به فن آوری جالب پیل سوختی به عنوان جانشین بسیار مناسب برای موتورهای احتراق داخلی می‌اندیشد از آنجاییکه این وسیله از سیکل کارنو تبعیت نمی‌کند و بصورت مستقیم و بواسطه فرآیند الکتروشیمیایی، انرژی شیمیایی سوخت را به انرژی الکتریکی تبدیل می‌نماید می‌توان بسته به نوع سوخت راندمانی بین ۸۰ % برای سوخت هیدروژن خالص و ۳۰ % 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 می‌توان برای کاربردهای الکتریکی بویژه بکارانداختن موتورهای الکتریکی و روشنایی استفاده نمود. یکی از شیوه‌های 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 می‌باشد در این روش که به عبارتی می‌توان آن را عمل الکترولیز معکوس قلمداد کرد انرژی شیمیایی ذخیره شده در سوختهای فسیلی بدون احتراق استخراج می‌گردد این سیستم‌ها در مقایسه با سایر روش‌ها از کارائی زیادی برخوردار بوده و آلودگی بسیار کمی تولید می‌کند. با توجه به اینکه پیلهای سوختی بصورت شیمیایی برق تولید می‌کنند خیلی بهتر از احتراق خواهند بود

آن‌ها محدودیت قوانین ترمود ینامیک 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 می‌توان اتلاف گرما از بعضی سلول‌ها را مهار کرد. همانطور که می‌دانیم در اتومبیل‌ها وسایل زیادی نظیر کولر، گرم کن، رادیو و … با نیروی مکانیکی تولید شده و یا با باتری داخل اتومبیل تغذیه می‌شوند. بنابراین اگر در هنگام حرکت از این وسایل استفاده شود مقداری از نیروی موتور صرف تغذیه‌ی این وسایل می‌شود؛ و می‌توان گفت که استفاده از این وسایل تقریبا مداوم و بی وقفه است. یکی از اولین کاربرد‌های پیل‌های سوختی مذکور تامین انرژی لازم برای وسایلی نظیر کولر، بخاری، رادیو و … در اتومبیل‌های سنگین است. در حالتی که اینگونه اتومبیل‌ها در جا کار نمی‌کنند بلکه در حال حرکت هستند. زیرا اگر انرژی لازم برای این وسایل در حالت درجا کار کردن از موتور گرفته شود مشکلی به وجود نمی‌آید. 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 می‌شود.



فصل اول

۱ - ۲ پیل سوختی چیست؟
۱ - ۳ - معرفی انواع پیل سوختی
۱ - ۳ - ۱ پیل‌سوختی اسید فسفریک
۱ - ۳ - ۲ پیل‌سوختی قلیایی
۱ - ۳ - ۳ پیل‌سوختی کربنات مذاب
۱ - ۳ - ۴ پیل‌سوختیاکسیدجامد
۱ - ۳ - ۵ پیل‌سوختی متانولی
۱ - ۳ - ۶ پیل سوختی سرامیکی پروتونی
۱ - ۴ - ۷ پیل‌سوختی پلیمری
فصل دوم:شناخت فنی پیل سوختی متانولی

۲ - ۱ اجزای پیل سوختی متانولی
۲ - ۱ - ۱ الکترود آند
۲ - ۱ - ۲ روش تهیه لایه کاتالیست
۲ - ۱ - ۳ الکترود کاتد
۲ - ۱ - ۴ لایه نفوذ گاز
۲ - ۱ - ۵ صفحات دو قطبی
۲ - ۲ تهیه MEA
۲ - ۳ فرآیند تولید سری پیل‌سوختی متانولی
۲ - ۴ سری‌های با صفحه دوقطبی
۲ - ۵ مجموعه غشا/الکترود
۲ - ۶ روش ساخت مجموعه غشا/الکترود
۲ - ۷ لایه‌های نفوذ گاز
۲ - ۸ مسیرهای جریان گاز در صفحات دوقطبی یا در صفحات انتهایی/گیرنده‌های جریان
۲ - ۹ صفحات دو‌قطبی
۲ - ۱۰ سیستم پیل سوختی
فصل سوم:اتصال پیل سوختی به بار با استفاده از روش بردار فضایی (SVM)
۳ - ۱ - اینورتر قابل کنترل (SVPWM)
۳ - ۱ - ۱ - کلیدزنی به روش (SVPWM)
۳ - ۱ - ۲ - محاسبه دوره‌ی کار کلید‌ها
۳ - ۱ - ۳ - توالی کلید زنی‌ها
۳ - ۲ - نتایج حاصل از شبیه سازی