مهندسی شیمی-پتروشیمیChemical Engineering

تاریخ یکم نواامبر ۲۰۰۷ شرکت تکنولوژی پیل سوختی Horizon یک نیرو محرکه ی پیل سوختی را به نمایش گذاشت که یک وسیله ی هوایی بدون سر نشین(UAV) را قادر ساخت رکورد جدیدی را در مسافت ثبت کند.

این محصول با هدایت دو آزمایشگاه تحقیقاتی جو زمین آمریکایی و حمایت NASA و مرکز تحقیقات پرواز Dryden و دفتر نیروی هوایی آمریکاو موسسه ی علمی ملی موفق به ثبت رکورد 78 مایل(KM128) در ایالت کالیفرنیا شد. رکورد قبلی برابر 28 مایل در سال 2006 در استونیا بدست آمده بود. و مهمتر این مورد است که این رکورد تنها با استفاده از 25% از ظرفیت منبع هیدروژن بدست آمده بود. این UAV می تواند تا 500KM پرواز کند که چند برابر رکورد قبلی می باشد.

مزایای استفاده از پیل سوختی درUAV ها:

1.کار آیی بالا در تولید الکتریسیته از واکنش اکسیژن و هیدروژن بدون احتراق.

2.زمان پرواز طولانی تر نسبت به نیرو محرکه های دیگر.

3.تولید صدای کمتر در هنگام عمل کردن.

4.اثر دمایی کمتر.

5.قابلیت اطمینان بیشتر نسبت به باطری ها و دیگر روش های نیرو محرکه که در UAV ها استفاده میشود.

6.دانسیته انرژی پیل سوختی بیشتر از باطری هاست ( دانسیته ی انرژی این پیل سوختی 2.6 برابر بهترین باطری های در دسترس است).

این پروژه ی UAV که Pterosoar نامیده می شود نتیجه ی تلاش مشترک دکتر Maj Mirmirani رییس بخش مهندسی مکانیک دانشگاه کالیفرنیا و دکتر Andy Arena از آزمایشگاه مهندسی ایالت اکالاهما می باشد.

شرکت Horizon یک شرکت سنگاپوری است که بهترین سیستم های تولید انرژی را برای UAV ها ارایه داده است.

به دلیل شکل دماغ اینUAV نام Pterosoar برای برای آن انتخاب شده است ( به معنی موجود ماقبل تاریخ ).



پیل سوختی زیستی

مقدمه

یک مدل جدید از پیل های سوختی مقدار کمی الکتریسیته از شکر تولید می کند. اگر این تکنولوژی برای تولید انبوه قابل ترقی باشد، چند قطره از نوشیدنی بدون الکل مورد علاقه ی شما برای شارژ کردن گوشی شما کافی است. در پیل های سوختی واکنش های شیمیایی جریان الکتریکی تولید می کنند. این فرآیند معمولا بر فلزات گرانبها مثل پلاتین متکی است، که بعنوان کاتالیست ایفای نقش می کنند. در پیل های سوختی زیستی آنزیم ها نقش کاتالیست را برای تفکیک شکر و استخراج الکترون و تولید انرژی ایفا می کنند.

مکانیزم

محققان در دانشگاه لوییس پلیمرهایی- پاکت میکروسکوپی- را تولید کرده اند که در اطراف یک انزیم می پیچند و از آن محافظت می کنند. این پلیمر ها آنزیم را بجای چند روز، به مدت چند ماه فعال نگه می دارند. در این پیل های سوختی جدید، کیسه های پلیمری کوچک از آنزیم در غشایی جا سازی شده اند که یکی از الکترود ها را پوشانده است. وقتی گلوکز از محلول شکری به یک پاکت نفوذ می کند آنزیم آنرا اکسید می کند و الکترون و پروتون آزاد می شود. الکترون ها از غشا عبور می کنند و به یک سیم وارد می شوند و از میان سیم به الکترود دیگر می رسند و در آنجا با اکسیژن جو واکنش می دهند و آب تولید می شود. مسیر حرکت الکترون ها در میان سیم یک جریان الکتریکی تشکیل می دهد که می تواند جریان الکتریکی تولید کند.

مزیت ها

1. صرفه جویی در هزینه ی ساخت، با حذف فلزات نوبل

2. افزایش دامنه ی استفاده از سوخت ها با استفاده از آنزیم

3. کاملا زیست تجزیه پذیر بودن در مقایسه با پیل های سوختی و باتری های حال حاضر

مشکلات

پیل های زیستی حال حاضر، گلوکز را فقط به مقدار اندکی اکسید می کنند در نتیجه فقط به مقدار کمی انرژی تولید می کنند. محققان در حال تحقیق هستند تا آنزیم دیگری را به کار گیرند تا بتوانند انرژی بیشتری از شکراستخراج کنند.

پيل هاي سوختی اكسيد جامد(SOFC) چگونه کار می کنند؟

پيل هاي سوختی اكسيد جامد(SOFC)

از يك لايه ي نازك اكسيد جامد، كه مي تواند يون اكسيد را از خود عبور دهد، به عنوان الكتروليت استفاده مي كنند. به اين صورت كه در الكترود آند، ملكول هيدروژن با يون اكسيد واكنش مي دهد و ملكول آب والكترون توليد مي شود. الكترون از مسير خارجي حركت كرده و به الكترود كاتد مي رسد ودر آنجا با ملكول اكسيژن واكنش مي دهد و يون اكسيد توليد مي كند وچرخه به همين شكل تكرار مي شود:
^{واکنش آند :
۲H_۲ + ۲O^۲-=> ۲H_۲O + ۴ e

واکنش کاتد:

^-O_۲ + ۴e- =>۲ O^۲

واکنش کلی:

۲H_۲ + O_۲ => ۲ H_۲O}

پيل هاي سوختي فسفريك اسيد(PAFC) چگونه کار می کنند؟

پيل هاي سوختي فسفريك اسيد(PAFC)

پيل هاي سوختي فسفريك اسيد از يك محلول فسفريك اسيد كه غلظت آن حدود 100 درصد است، به عنوان الكتروليت استفاده مي كنند. در الكترود آند، ملكول هيدروژن به الكترون وپروتون شكافته مي شود. الكترون ها از مسير خارجي و پروتون ها از الكتروليت عبور مي كنند وبه الكترود آند مي رسند و در آنجا با اكسيژن واكنش مي دهند وآب توليد مي شود:

واکنش آند : ۲H_۲ + ۴ OH^- => ۴ H_۲O + ۴ e

واکنش کاتد: O_۲ + ۴H+ + ۴e- => ۲ H_۲O

واکنش کلی:
۲H_۲ + O_۲ => ۲ H_۲O

پيل هاي سوختي قليايي(AFC) چگونه کار می کنند؟

پيل هاي سوختي قليايي

پيل هاي سوختي قليايي از يك محلول پتاسيم هيدروكسيد، كه در درون يك ماده ي متخلخل تثبيت شده نگه داشته شده است، بعنوان الكتروليت بهره مي برند. زماني كه ملكول هيدروژن به الكترود آند مي رسد، با يون هيدروكسيد واكنش مي دهد كه محصول اين واكنش آب و الكترون است. الكترون ها در مسير خارجي به حركت در مي آيند وآب نيز به الكترود كاتد برده مي شود و در آنجا با اكسيژن و الكترون هايي كه از آند آمده اند واكنش مي دهد ويون هيدروكسيد توليد مي كند و اين چرخه به همين شكل ادامه پيدا مي كند:

                            واکنش آند :           ۲H_۲ + ۴ OH^- => ۴ H_۲O + ۴ e

                           واکنش کاتد: ۲O_۲ + ۲ H_۲O + ۴ e^- => ۴ OH

                           واکنش کلی: H_۲ + O_۲ => ۲ H_۲O


پيل هاي سوختي غشاي مبادله گر هيدروژن (PEMFC) چگونه کار می کنند؟

پيل هاي سوختي غشاي مبادله گر هيدروژن

اين پيل هاي سوختي از يك غشاي پليمري كه يك لايه ي نازك پلاستيك است، به عنوان الكتروليت استفاده مي كنند. اين غشا نسبت به پروتون نفوذ پذيراست، ولي الكترون ها از آن عبور نمي كنند.زماني كه ملكول هيدروژن به الكترود آند مي رسد، به الكترون و پروتون تفكيك مي شود. پروتون ها از غشاي پليمري عبور كرده وبه الكترورد كاتد مي رسند. از طرفي الكترون ها در مسير خارجي به جريان در مي آيند وبه الكترود آند مي رسند. در الكترود آند، الكترون، پروتون و ملكول اكسيژن با هم تركيب مي شوند و تشكيل ملكول آب را مي دهند:



                                واکنش آند :
2H_۲ => ۴H+ + ۴e

                                 واکنش کاتد :       O_۲ + ۴H+ + ۴e- => ۲ H_۲O

                                 واکنش کلی :     ۲H_۲ + O_۲ => ۲ H_۲O








Head phone و پیل سوختی

Toshiba prototype fuel-cell headphones

Methanol will power portable devices of the future

We all know that portable devices in future are pretty certain to be powered by some kind of fuel cell that uses a volatile liquid as a power source in place of a battery, but it's a bit of a surprise to see TOSHIBA 's latest fuel-cell prototype is to be worn on the head.

The firm's direct methanol fuel cell (DMFC) headphones include a tank of flammable methanol on one ear and the player itself, together with a Bluetooth receiver, on the other. Scare-mongering aside, DMFC cells are absolutely safe - the industry wouldn't be pouring the vast funds it has already spent into the technology if they were not.

The methanol reservoir in the Toshiba wireless headphones is charged up with a 5ml squirt from a disposable cartridge, which will give about 10 hours of power. As a backup, there's also a standard lithium-ion battery in the unit, although this isn't likely to be a feature of production models.

Having watched fuel cells progress from huge bricks to tiny demonstration units able to power mobile phones in recent years, we feel confident in predicting that commercial devices will be widespread around 2010, providing fuel distribution and safety issues can be worked out by then of course.

labtop و پیل سوختی

If you are tired of your laptop petering out after a mere few hours of use, Samsung has a dock they are showing off set to be launched at the end of 2007 that could power your laptop for up to one month.

I can hardly imagine not having to plug in my laptop for a month, yet that is what Samsung claims is possible with their Q35 Ultraportable. Sure if you use a real laptop like one of the SLI behemoths form Alienware you will get lots less time than that, but even going an entire day without needing to plug in would be great for many of us.

Samsung is claiming their fuel cell has 650Wh/L making it have about four times the energy density as competing offerings. Supposedly a mini version of the dock that holds a tea cup worth of fuel is in the works that will provide 15 hours of run time. Could 2007 be the year of the fuel cell? Story and image via Engadget.

mp3 player با فناوری پیل سوختی

Toshiba’s new fuel cell mp3 player runs for around 60 hours on a 10 ml charge of concentrated methanol(courtesy of Toshiba).

Fuel cells have potential applications for wide-scale use in a number of portable electronic devices, particularly in personal devices such as laptop computers, mobile phones, video cameras and stereos. Fuel cells have some significant advantages over batteries for these applications. Potentially a fuel cell could last three times longer than a battery of equivalent size and the fuel cell could be replenished more quickly using fuels such as hydrogen or methanol than batteries can be recharged .