پیل سوختی

فهرست عناوین

1- تاریخچه پیل سوختی
2- پیل سوختی چیست؟
3- مشخصات عمومی پیل های سوختی یا فیولسل ها
4- نقش الکترولیت در پیل سوختی
5- انواع پیلهای سوختی کدامند؟
6- مزایای پیل سوختی چیست؟
7- چه سوختهایی می‎توانند در پیلهای سوختی بکار روند؟
8- کاربردهای پیل سوختی چیست؟
9- قیمت پیلهای سوختی چقدر است؟
10- آیا می‎توان از پیلهای سوختی برای انرژی مصرفی منازل استفاده نمود؟
11- روشهای تولید پیل سوختی
12- سوخت تازه برای پیل های سوختی
13- ساخت پیل سوختی با نیروی باکتری
14- کاربردهای پیل سوختی نیروگاهی
15- یکی دیگر از انگیزه های وسوه برانگیز بکارگیری پیل سوختی
16- "هیدروژن 3 اوپل" دونده دو ماراتن، قهرمان مسابقات رالی
17- سکوئل جنرال موتورز
18- فناوری های مصرف هیدروژن – پیل سوختی Hydrogen & fuel cell
19- بهبود کارایی پیل های سوختی با الکترولیت های پلیمری
20- تامین انرژی پیل های سوختی مبتنی
21- هیدروژن, سوخت مصرفی پیل ها
22- روشهای تهیه هیدروژن
23- پیل سوختی اسید فسفوریک (PAFN)
24- کاربرد های پیل های سوختی اسید فسفریک
25- کاربردهای پیل های سوختی درکشورهای مختلف
26- نخستین‎‎ خودروهای‎ پیل‎ سوختی‎در ایران
27- نانو بیوتکنولوژی
28- نحوه تولید برق در پیل سوختی
29- کاربردهای پیل سوختی فضایی
30- پیل سوختی به جای باتری

تاریخچه پیل سوختی
اگر چه پیل سوختی به تازگی به عنوان یکی از راهکارهای تولید انرژی الکتریکی مطرح شده است ولی تاریخچه آن به قرن نوزدهم و کار دانشمند انگلیسی سرویلیام گرو بر می گردد. او اولین پیل سوختی را در سال 1839 با سرمشق گرفتن از واکنش الکترولیز آب، طی واکنش معکوس و در حضور کاتالیست پلاتین ساخت.

William grove
واژه "پیل سوختی" در سال 1889 توسط لودویک مند و چارلز لنجر به کار گرفته شد. آنها نوعی پیل سوختی که هوا و سوخت ذغال سنگ را مصرف می کرد، ساختند. تلاش های متعددی در اوایل قرن بیستم در جهت توسعه پیل سوختی انجام شد که به دلیل عدم درک علمی مسئله هیچ یک موفقیت آمیز نبود. علاقه به استفاده از پیل سوختی با کشف سوخت های فسیلی ارزان و رواج موتورهای بخار کمرنگ گردید.
فصلی دیگر از تاریخچه تحقیقات پیل سوختی توسط فرانسیس بیکن از دانشگاه کمبریج انجام شد. او در سال 1932 بر روی ماشین ساخته شده توسط مند و لنجر اصلاحات بسیاری انجام داد. این اصلاحات شامل جایگزینی کاتالیست گرانقیمت پلاتین با نیکل و همچنین استفاده از هیدروکسیدپتاسیم قلیایی به جای اسید سولفوریک به دلیل مزیت عدم خورندگی آن می باشد. این اختراع که اولین پیل سوختی قلیایی بود، "Bacon Cell" نامیده شد. او 27 سال تحقیقات خود را ادامه داد تا توانست یک پیل سوختی کامل وکارا ارائه نماید. بیکون در سال 1959 پیل سوختی با توان 5 کیلووات را تولید نمود که می توانست نیروی محرکه یک دستگاه جوشکاری را تامین نماید.
تحقیقات جدید در این عرصه از اوایل دهه 60 میلادی با اوج گیری فعالیت های مربوط به تسخیر فضا توسط انسان آغاز شد. مرکز تحقیقات ناسا در پی تامین نیرو جهت پروازهای فضایی با سرنشین بود. ناسا پس از رد گزینه های موجود نظیر باتری (به علت سنگینی)، انرژی خورشیدی(به علت گران بودن) و انرژی هسته ای (به علت ریسک بالا) پیل سوختی را انتخاب نمود.
تحقیقات در این زمینه به ساخت پیل سوختی پلیمری توسط شرکت جنرال الکتریک منجر شد. ایالات متحده فن آوری پیل سوختی را در برنامه فضایی Gemini استفاده نمود که اولین کاربرد تجاری پیل سوختی بود.

پیل سوختی چیست؟
پیل سوختی مانند یک باطری کار می کند اما بر خلاف باطری مادامی که به آن سوخت رسانده شود، از کار نمی افتد و به شارژ مجدد احتیاج ندارد و انرژی را بصورت الکتریسیته و گرما تولید خواهد کرد.پیلهای سوختی ابزارهای الکتروشیمیایی هستند که انرژی شیمیایی یک واکنش را مستقیما به انرژی الکتریکی تبدیل میکنند . ساختار فیزیکی و بنیادی یا مصالح ساختمانی پیل سوختی از یک لایه الکترولیت تشکیل شده که با یک کاتد و آند منفذ دار در هر طرف در تماس است.
یک سیستم پیل سوختی شامل یک Fuel Reformer می تواند هیدروژن را از یک سوخت هیدروکربنی مانند گاز طبیعی،متانول و حتی بنزین تهیه کند. چون پیل سوختی بر اساس شیمی کار می کند نه احتراق، خروجیهای چنین سیستمی خیلی کمتر از تمیزترین فرایندهای احتراق سوختی می باشد.
در یک پیل سوختی معمولی سوختهای گازی به طور پیوسته به قطعه آند (الکترود منفی) و یک اکساینده (مثلا اکسیژن هوا) به قطعه کاتد (الکترود مثبت) مرتبا خورانده میشود.واکنشهای الکتروشیمیایی در الکترودها رخ می دهد تا جریان الکتریکی تولید کند. هر چند پیل سوختی اجزا و خصوصیاتی شبیه به باتری معمولی دارد اما از چند جهت متفاوت است. باتری ابزار ذخیره انرژی است. بیشترین انرژی موجود توسط مقدار واکنش دهنده های شیمیایی ذخیره شده درون خود باتری تعیین می گردد. باتری تولید انرژی الکتریکی را متوقف خواهد کرد وقتیکه واکنش دهنده های شیمیایی مصرف (تخلیه) شوند. در باتری نوع دوم واکنش دهنده ها توسط شارژ مجدد دوباره تولید میشوند که شامل دادن انرژی به باتری از یک منبع خارجی است. از طرف دیگر پیل سوختی ابزار تبدیل انرژی است که به لحاظ تئوری در طول مدتی که سوخت و اکساینده برای الکترودها فراهم میشوند توانایی تولید انرژی الکتریکی را دارد. شکل 1-2 نمودار ساده شده ایست که چگونگی کارکرد پیل سوختی را نشان می دهد. در واقع فساد و اساسا خوردگی و یا خرابی اجزا عمر مفید پیلهای سوختی را محدود میکند.
قابل ذکر است که فلز یون و مسیر انتقال آن با تاثیر بر مکان تولید و انتقال آب می تواند اثر مستقیم را متفاوت کند. یون می تواند مثبت یا منفی باشد به این معنی که یون بار منفی یا مثبت (مازاد یا کمبود الکترون) را حمل میکند. گازهای اکساینده یا سوخت از سطح آند و کاتد مخالف الکترولیت جریان می یابد و بوسیله اکسیداسیون الکتروشیمیایی سوخت معمولا هیدروژن و کاهش الکتروشیمیایی اکساینده معمولا اکسیژن انرژی الکتریکی تولید می گردد.
اپلبی و فولکس (1) یادآور شده اند که در تئوری هر ماده ای که بتواند اکسیداسیون شیمیایی انجام دهد و بتواند بطور پیوسته (بصورت سیال) ذخیره گردد می تواند بطور محرک بصورت سوخت در آند پیل سوختی مصرف گردد. بطور مشابه اکساینده می تواند هر سیالی باشد که بتواند با یک سرعت کافی کاهش یابد. هیدروژن گازی به دلیل واکنش پذیری بالای آن هنگامی که کاتالیزورهای مناسب استفاده گردد توانایی آن برای فراهم شدن از هیدروکربنها برای کاربرد های جهانی و تراکم انرژی بالای آن وقتیکه بطور سرمایشی برای کاربرد در محیط های بسته مانند هوا ذخیره می گردد سوخت منتخب در بیشتر کاربردها شده است. به همین ترتیب معمولترین اکساینده اکسیژن گازی است به سادگی و به لحاظ اقتصادی برای کاربردهای جهانی از طریق هوا در دسترس است و نیز به راحتی در محیط بسته ذخیره می گردد. هم کنش سه فازی در میان واکنش دهنده ها الکترولیت و کاتالیزور در ناحیه الکترود منفذ دار ایجاد می گردد.
این هم کنشی نقش مهمی در عملکرد الکتروشیمیایی پیل سوختی بویژه در پیلهای سوختی با الکترولیت های مایع بازی می کند. در چنین پیلهای سوختی گازهای واکنش دهنده از طریق یک پوسته الکترولیت نازک که بخشهایی از الکترود منفذ دار را خیس می کند نشت کرده و بطور الکتروشیمیایی در سطح الکترود مربوطه واکنش میدهد. اگر الکترود منفذ دار محتوی مقدار قابل توجهی الکترولیت باشد ممکن است الکترود پر شود و انتقال گونه گازی در فاز الکترولیت به مکان واکنش محدود گردد و نتیجه کاهش در عملکرد الکتروشیمیایی الکترود منفذ دار می باشد. بنابراین تعادل ظریفی باید در بین الکترود ، الکترولیت و فازهای گازی در ساختار الکترود منفذ دار حفظ گردد. بیشتر تلاشهای اخیر در توسعه تکنولوژی پیل سوختی به کاهش ضخامت اجزاء پیل همزمان با اصلاح و بهبود ساختار الکترود و فاز الکترولیت با هدف کسب عملکرد الکتروشیمیایی پایدارتر و بیشتر همراه با کاهش هزینه اختصاص یافته است.
الکترولیت نه تنها واکنش دهنده های حل نشده را به الکترود منتقل میکند بلکه بار یونی بین الکترود ها را هدایت کرده و بنابراین مدار الکتریکی پیل را کامل میکند که در شکل 1-1 آمده است. همچنین مانعی فیزیکی فراهم میکند تا از ترکیب مستقیم جریانهای گاز واکنش دهنده و سوخت جلوگیری کند.
کار الکترود های منفذ دار در پیل های پوختی شامل : 1) فراهم آوردن مکان مسطحی که واکنش های یونیزاسیون یا عکس یونیزاسیون مایع یا گاز بتواند رخ دهد. 2) هدایت کردن یونها به داخل یا به دور از هم کنش سه فازی هنگامی که شکل می گیرند (بنابراین یک الکترود باید از موادی ساخته شود که هدایت الکتریکی خوبی داشته باشند 3) فراهم کردن مانع فیزیکی که فاز گازیو الکترولیت را جدا کند. پیامد گزینه 1 این است که به منظور افزایش سرعت واکنشها مواد الکترود باید کاتالیت و هم هدایتگر و منفذ دار بجای یکدست شود. عملکرد کاتالیزوری الکترود ها در پیلهای سوختی دما-پایین اهمیت بیشتر و در پیلهای سوختی دما-بالا اهمیت کمتری می یابد. زیرا سرعت های واکنش یونیزاسیون با دما افزایش می یابد. همچنین این پیامد را دارد که الکترود های منفذ دار باید برای هر دوی الکترولیت و گازها نفوذ پذیر باشد اما نه طوری که رسانه بتواند به آسانی توسط الکترولیت لبریز گردد و یا توسط گاز در حالت یکطرفه خشک گردد.

مشخصات عمومی پیل های سوختی یا فیولسل ها
1- فیولسل ها بدون سوخت بکار میروند بنابراین آلودگی ندارند .
2- فیولسل قسمت متحرک ندارد کاملا ساکن و یک منبع قابل اطمینان است.
فیولسل تشکیل شده از:
1- آند یا همان الکترود منفی
از آند برای دفع پرتون ها استفاده می شود.در واقع وظیفه آند در پیل های سوختی برای این است که هیدروژن در آند جاری میشود و پوشش پلاتین آندی به تفکیک گاز از پرتونها (یون های هیدروژن) و الکترونها کمک می کند.
2- الکترود مرکزی
الکترود مرکزی که کنار فیولسل می باشد اجازه گذر پرتونها از طریق الکترولیت کاتد را می دهد الکترونها نمی توانند از میان این الکترولیت گذر کنند بلکه از طریق مدار خارجی که به شکل جریان برق می باشد عبور میکنند که این جریان می تواند انرژی بار الکتریکی باشد مانند نور چراغ یا هر مصرف کننده دیگر.
3- کاتد ( الکترود مثبت برای جذب پرتون ها )
اکسیژن از طریق کاتد فیولسل جاری می شود و پوشش پلاتینی دیگری که در این قسمت قرار دارد به اکسیژن پرتونها و الکترونهای ترکیبی برای تولید گرما و آب خالص کمک می کند. فیولسل می تواند متشکل از یک دسته(انباشته یا طبقه) از فیولسل ها باشد که تعداد فیولسل ها تعیین کننده ولتاژ کلی پیل سوختی و مساحت سطح آن پیل تعیین کننده جریان کلی پیل سوختی یا فیولسل می باشد و از ضرب جریان در ولتاژ میتوان توان تولیدی پیل سوختی یا همان فیولسل را بدست آورد.
نقش الکترولیت در پیل سوختی
در این پیل ها الکترولیتها نقش کلیدی را ایفا میکنند. لکترولیت اجازه عبور بین آند وکاتد را فقط به یونهای مناسب مورد نظر می دهد و اگر الکترونهای آزاد یا مواد دیگری بتوانند از بین این الکترولیت عبور کنند میتوانند واکنش شیمیایی را از هم بگسلند و باعث از بین رفتن پیل سوختی شوند. تا زمانی که پیل سوختی از نظر هیدروژن و اکسیژن تامین شود الکتریسیته تولید خواهد کرد با توجه به اینکه پیلهای سوختی به صورت شیمیایی برق تولید میکنند محدودیت قوانین ترمو دینامیک را که در واحد های تولید قدرت مرسوم است ندارند بنابراین پیل های سوختی دارای بازده بیشتری در تولید انرژی الکتریکی هستند اصول کار پیل سوختی آسان اما ساخت آن در عمل با بازدهی بالا پیچیده است

انواع پیلهای سوختی کدامند؟
پیلهای سوختی در انواع زیر موجود می‎باشند:
* پیلهای سوختی اسیدفسفریکی
* پیلهای سوختی پلیمری
* پیلهای سوختی اکسید جامد
* پیلهای سوختی قلیایی
* پیلهای سوختی متانولی

مزایای پیل سوختی چیست؟
راندمان بالا، حداقل نشر آلاینده‎های زیست محیطی، امکان استفاده از سوختهای فسیلی و پاک، مدولار بودن و قابلیت تولید همزمان حرارت و الکتریسیته و استفاده در کاربردهای تولید غیرمتمرکز انرژی از جمله مزایای پیل سوختی می‎باشند.

چه سوختهایی می‎توانند در پیلهای سوختی بکار روند؟
عموماً از گاز هیدروژن که می‎تواند از منابع مختلفی مانند آب، متانل اتانل، طبیعی، بنزین یا سوختهای دیزل، آمونیاک یا بی‎کربنات سدیم بوجود آید، می‎توان در پیلهای سوختی استفاده نمود.
برخی از انواع پیل سوختی (SOFC, MCFC) می‎توانند مستقیماً از انرژیهای فسیلی (از جمله گاز طبیعی) استفاده نمایند.

کاربردهای پیل سوختی چیست؟
پیلهای سوختی در سه کاربرد اصلی انواع ثابت، قابل حمل و کاربردهای حمل و نقل به کار می‎روند. در حالت حاضر تلاشها جهت حضور پیلهای سوختی در نیروگاه‎ها، صنعت حمل و نقل و کاربردهای پرتابل به مرحله تجاری شدن نزدیک است.
قیمت پیلهای سوختی چقدر است؟
در حال حاضر کمپانی‎هایی نیروگاه‎هایی را با حدود$/kw 3000 ارائه نموده اند و این قیمت در جایی که قیمت برق بالا و قیمت گاز طبیعی پایین است قابل رقابت خواهد بود. پیلهای سوختی باید برای مصارف حمل و نقل ارزانتر شوند.

آیا می‎توان از پیلهای سوختی برای انرژی مصرفی منازل استفاده نمود؟
پیلهای سوختی برای تولید انرژی ایده‎آل هستند. پیلهای سوختی می‎توانند بصورت توامان الکتریسیته و حرارت تولید نمایند که می‎توانند برای تامین برق یک منزل مسکونی بکار رفته و از حرارت آن نیز می‎توان برای آب گرم مصرفی منازل استفاده نمود.
قیمتهای اولیه در حدود $/kw 1500 بوده که باید به زیر قیمت $/kw 500 برسد.

روشهای تولید پیل سوختی
جدیدترین راه تولید پیل سوختی
لوى تامپسون، پرفسور مهندسى شیمى و رئیس تیم تحقیقاتى پیل سوختى جدید در این مورد چنین مى گوید: "ما به سامانه اى رسیده ایم که بسیار مشابه سامانه هایى است که براى تولید ابزارهاى میکرو الکترونیک مورد استفاده قرار مى گیرد."
روشى که پرفسور تامپسون و تیم همکار او به آن رسیده اند، استفاده از میکروفابریکیشن است. میکروفابریکیشن خلق ساختارهاى فیزیکی، ابزار و مواد مرکبى است که اجزاى تشکل دهنده آنها در حدود یک میکرومتر هستند. میکروالکترونیک ها منبع انرژى کالاهاى بسیار زیادى هستند از کارت تبریک صوتى گرفته تا کامپیوترهاى قابل حمل.
تامپسون یکى از بزرگترین موانع استفاده تجارى و گسترده از پیل هاى سوختى را هزینه بالاى ساخت آن مى داند. براى اینکه از این منبع در مصارف روزمره استفاده کرد، باید هزینه تولید آن پایین تر بیاید تا مثلا در یک کامپیوتر قابل حمل مورد استفاده قرار گیرد.
در شیوه معمول کنونی، پیل هاى سوختی، مشابه خودروها تولید مى شوند یعنى قطعات مختلف آنها به صورت جداگانه ساخته مى شوند و سپس روى هم سوار مى شوند تا یک پیل سوختى تولید شود. این کار گستره بسیار زیادى دارد و علاوه بر هزینه بالاى آن، که به آن اشاره شد نیاز به زمان بسیار زیادى دارد. اما گروه تحقیقاتى تامپسون با استفاده از فرآیند پیشرفته میکروفابریکیشن، نسل جدید پیل هاى سوختى را مى سازد. این بار به جاى تولید جداگانه پیل سوختی، آنها به صورت لایه لایه ساخته مى شوند، روشى که در حال حاضر براى ساخت ابزارهاى میکروالکترونیک مورد استفاده قرار مى گیرد.
محققان دانشگاه میشیگان امیدوارند با استفاده از این فن آورى ارزان قیمت و همچنین استفاده از مواد ارزانتر، قیمت پیل هاى سوختى را از ۱۰ هزار دلار براى هر کیلو وات به ۱۰۰۰ دلار برسانند.
با این قیمت، پیل هاى سوختى مى توانند با باترى هاى یون لتییوم که در سطح وسیع مورد استفاده قرار مى گیرند رقابت کنند.
دانشگاه میشیگان استفاده از میکروفابریکیشن براى تولید پیل سوختى را دو سال و نیم پیش آغاز کرد. اولین بازار آنها وسایل برقى است، ولى آنها در گام بعدى مى خواهند از پیل هاى سوختى در اتومبیل ها استفاده کنند.
سوخت تازه برای پیل های سوختی
با استفاده از اسیدفرمیک به عنوان سوخت غیرقابل اشتعال در پیل های سوختی محصولات الکترونیکی قابل حمل بدون اتصال به شبکه برق کار می کنند. شرکت های BASE و Tekion توسعه دهنده پیل های سوختی مینیاتوری برای محصولات قابل حمل به منظور توسعه اسیدفرمیک به عنوان سوخت برای فناوری پیل سوختی Tekion تفاهم نامه ای امضا کردند.BASE بزرگترین تولید کننده اسیدفرمیک در دنیا محسوب می شود و قصد دارد با همکاری Tekion، فرمولاسیون مناسبی را برای اسیدفرمیک تهیه و آزمایش کند. این دو شرکت همچنین در زمینه توسعه کدها و استانداردهای مرتبط با این موضوع نیز فعالیت خواهند داشت و تجربه هایشان را در زمینه سازگاری این مواد برای پیل های سوختی به اشتراک می گذارند. بر اساس این گزارش، اولین کاربرد تجاری محصولات Tekion، یک نمونه "بسته انرژی" است که درون دستگاه های الکترونیکی قابل حمل جای گرفته یا به آنها متصل می شود تا این دستگاه ها بتوانند بدون اتصال به شبکه برق کار کنند. این بسته یک سیستم هیبریدی باتری پیل سوختی مینیاتوری است که با نام تجاری بسته انرژی Formira در بازار موجود است و سوخت گیری آن با تعویض کارتریج اسیدفرمیک صورت می گیرد. این فناوری برای استفاده در محصولات الکترونیکی قابل حمل در محدوده توانی کمتر از ۵۰ وات با انرژی کمتر از ۱۰۰ وات ساعت طراحی شده و از مزایای قابل توجهی برخوردار است.

ساخت پیل سوختی با نیروی باکتری
تیمی متشکیل از میکروبیولوژیست ها، مهندسین و متخصصان شیمی زمین از دانشگاه های کالیفرنیای جنوبی و رایس به منظور ساخت پیل های سوختی ( به اندازه یک کف دست) با نیروی محرکه باکتری برای تامین انرژی هواپیماهای جاسوسی همکاری مشترک خود را آغاز کردند. نیروی هوایی آمریکا از مدتها قبل در پی تولید وسایل نقلیه هوایی در مقیاس مینیاتوری (به اندازه حشرات) بود، اما تاکنون این خواسته به دلیل نداشتن منبع انرژی فشرده مناسب ناکام مانده است.
این گروه تحقیقاتی امیدوار است با سرمایه گذاری 4/4 میلیون دلاری مرکز تحقیقات دانشگاهی در وزارت دفاع (MURI) بتواند با تولید نخستین نمونه بدون سرنشین، طی پنج سال آینده این اندیشه را محقق سازد. بر اساس این گزارش، در دانشگاه رایس به منظور درک چگونگی اتصال و اثر متقابل باکتری Sewanella بر سطوح آند در پیل سوختی، تحقیقاتی در حال انجام است.
آند در پیل سوختی و باتری ها، وظیفه جمع آوری الکترون اضافی را بر عهده دارد و این تیم قصد دارد شرایط بهینه انتقال الکترون ها در سطح آند در شرایط مختلف را تعیین کند.
اجزای اصلی این سیستم باکتری، سطح و محلول هضم کننده باکتری است که تغییر هر یک از این عوامل روی دو عامل دیگر موثر بوده و هدف، یافتن شرایط بهینه عملکرد سیستم کلی است.
دانشگاه کالیفرنیای جنوبی در زمینه روش های ژنتیکی، حفظ متابولیسم تنفسی میکروب ها در محیط های با اکسیژن کم، تحقیقاتی انجام داده است. Sewanella یکی از این باکتری ها برای متابولیسم کامل غذا به جای اکسیژن از فلز استفاده می کند و از آنجا که این ارگانیسم قادر است مستقیما الکترون ها را به اکسید فلزی جامد انتقال دهد، می توان آن را در آند پیل سوختی مورد استفاده قرار داد.
در مطالعه پیل سوختی به منظور ارزیابی رفتار باکتری در شرایط مختلف از مدل های رایانه ای استفاده شده است که انجام این آزمایش ها توسط رایانه، موجب تمرکز آزمایش های تجربی روی روش های مناسب تر و صرفه جویی در زمان و هزینه خواهد شد.

کاربردهای پیل سوختی نیروگاهی
بازار مولدهای نیروگاهی پیل سوختی بسیار گسترده است و کاربردهای دولتی، نظامی و صنعتی را شامل می شود. همچنین به عنوان نیروی پشتیبان در مواقع اضطراری در مخابرات، صنایع پزشکی، ادارات، بیمارستان ها، هتل های بزرگ و سیستم های کامپیوتری به کار می رود.
پیل های سوختی نسبتاً آرام و بی صدا هستند لذا جهت تولید برق محلی مناسبند. علاوه بر کاهش نیاز به گسترش شبکه توزیع برق، از گرمای تولیدی از این نیروگاه ها می توان جهت گرمایش و تولید بخار آب استفاده نمود.
این نیروگاه ها در مصارف کوچک بازدهی الکتریکی بالایی دارند و همچنین در ترکیب با نیروگاه های گاز طبیعی بازدهی الکتریکی آنها به 70-80% می رسد.
مزیت دیگر این نیروگاه ها عدم آلودگی محیط زیست است. خروجی نیروگاه های پیل سوختی بخار آب می باشد. نیروگاه های پیل سوختی قابلیت استفاده از سوخت های مختلف مانند متانول، اتانول، هیدروژن، گاز طبیعی، پروپان و بنزین را دارند و مانند سایر نیروگاه ها محدود به استفاده از یک منبع انرژی خاص نیست.
از زمانیکه اولین پیل سوختی نیروگاهی در دهه 60 تولید گشت، تا کنون در مجموع 650 سیستم کامل با توان بیش از 10 کیلووات (میانگین آن 200 کیلووات است) ساخته شد. تقریباً 90 درصد از این واحدها با گاز طبیعی تغذیه می شود. البته استفاده از سوخت های جایگزین نظیر بیوگاز و گاز ذغال نیز پیشرفت قابل ملاحظه ای داشته است.
در این بخش نیروگاه انواع متنوع پیل سوختی به کار رفته است. در ابتدا از پیل سوختی اسید فسفریک آغاز گردید و سپس پیل سوختی پلیمری و پیل سوختی کربنات مذاب جایگزین آن گشتند. در حالیکه پیل سوختی اکسید جامد در آینده بازار را به قبضه در خواهد آورد.
در بخش پیل های سوختی نیروگاهی کوچک (زیر 10 کیلووات) نیز رشد قابل ملاحظه ای را شاهد بودیم. تعداد این واحدها اکنون به 1900 رسیده است. این سیستم جهت مصارف خانگی و بازارهایی از قبیل UPS ونیروی پشتیبان در اماکن دوردست کاربری دارد. نیمی از محصولات در آمریکای شمالی توسعه یافته است.
در بخش سیستم های نیروگاهی کوچک 20 درصد سهم بازار را پیل سوختی اکسیدجامد و مابقی را پیل سوختی پلیمری تشکیل می دهد. بازار پیل سوختی کوچک در ژاپن که به مصارف خانگی اختصاص دارد، منحصراً با پیل سوختی پلیمری است و امید است تا انتهای سال 2005 محصولات به بازار عرضه گردند. فروش تعدادی از واحدهای نیروگاهی کوچک آغاز شده است که از جمله آنها سیستم GenCore شرکت Plug Power می باشد(توان 5 کیلووات، 15000 دلار)
دولت ژاپن حمایت خود از توسعه پیل های سوختی نیروگاهی در ابعاد بزرگ را از سال 1980 آغاز نموده است و شرکت های ژاپنی گاز توکیو و Osaca از بزرگترین شرکت های توسعه دهنده این فن آوری می باشند.

یکی دیگر از انگیزه های وسوه برانگیز بکارگیری پیل سوختی
شرکت جنرال موتورز قصد دارد با برنامه ای بلند مدت، سوخت هیدروژن را به صورت همه گیر در خودروها مورد استفاده قرار دهد.
در حال حاضر شش میلیارد و 400 میلیون انسان بر روی کره زمین زندگی می کنند و این آمار تا سال 2020 به هفت میلیارد و 500 میلیون نفر خواهد رسید. در همین حال پیش بینی می شود، در مدت زمان فوق شمار افرادی که صاحب خودرو می شوند 12 تا 15 درصد رشد داشته باشد و این بدان معنی است که تعداد خودروها که در حال حاضر در حدود 775 میلیون دستگاه برآورد شده است، تا سال 2020 به بیش از یک میلیارد و 100 میلیون دستگاه خواهد رسید.
بنابراین کاهش مصرف سوخت و آلاینده های محیط زیست اهمیت بسیار زیادی پیدا می کند که در این میان شرکت خودروسازی جنرال موتورز آمریکا با معرفی تکنولوژی پیل سوختی هیدروژنی توانسته است امید به جابجایی بدون آلودگی رادر آینده افزایش دهد.
لذا توسعه خودروهای پیل سوختی به سرعت در جهان در حال رشد است، به طوری که در حال حاضر شرکت های خودروسازی جنرال موتورز و اوپل بیش از یک میلیارد دلار صرف تحقیقات در این تکنولوژی کرده اند.
"هیدروژن 3 اوپل" ثابت کرده است که رانندگی با خودروهای متفاوت، مسیر خود را از آزمایشگاه به جاده هموار کرده است و نمونه اولیه آن در حال حاضر با همکاری شرکت سازنده مبلمان ایکیا (IKEA) در حال گذراندن آزمایشهای متفاوت است و سکوئل (Seqel) جنرال موتورز به تولید خودروهای با پیل سوختی نزدیک تر شده است.
"هیدروژن 3 اوپل" دونده دو ماراتن، قهرمان مسابقات رالی
"هیدروژن 3 اوپل" جانشین نمونه اولیه هیدروژنی است که در بهار سال 2000 معرفی شد و از روی طرح خودرو زافیرا اوپل ساخته شده بود.
نیروی برق این خودرو توسط 200 قطعه پیل سوختی که به صورت سری به یکدیگر متصل شده اند، تولید می شود. این پیل ها نیروی موتور برقی 82 اسب بخار بر 60 کیلووات هیدروژن 3 را تامین می کند. این نیروگاه که حداکثر 215NM گشتاور توسعه می دهد، حداکثر سرعتی برابر با 160 کیلومتر بر ساعت تولید می کند و در کمتر از 16 ثانیه از صفر تا 100 کیلومتر در ساعت شتاب می گیرد که در حالتی کاملا بی صداست.
در مسابقات ماراتن تابستان سال 2004، هیدروژن 3 اوپل توانست بدون هیچ مشکلی 9 هزار و 696 کیلومتر را در 14 کشور مختلف اروپایی طی کند. در آوریل سال 2005 نیز این خودرو توانست جایزه مسابقات رالی مونت کارلو را برای وسایل نقلیه دارای پیل سوختی از آن خود کند.
شرکت خودروسازی اوپل اکنون در حال گسترش تکنولوژی آزمایشهای پیل سوختی با همکاری شرکت سوئدی ایکیا می باشد. وسایل نقلیه پیل سوختی هیدروژن 3 که عاری از آلاینده های زیست محیطی می باشد از اوایل تابستان سال گذشته تحویل کالاها به مشتریان ایکیا را در برلین آغاز کرده است. سوخت این وسایل نقلیه با هیدروژن مایع تامین می شود.
آزمایشهای این خودروها تحت نظارت پروژه همکاری انرژی پاک دولت آلمان انجام می شود که عملکرد انرژی 17 خودرو با سوخت هیدروژنی را تحت شرایط خاص آزمایش می کند.
بزرگترین جایگاه سوخت گاز هیدروژنی جهان در پاییز سال 2004 در پایتخت آلمان آغاز به کار کرد و قرار است علاوه بر گاز هیدروژن و هیدروژن مایع، بنزین و گازوئیل نیز به مردم ارایه کند.

سکوئل جنرال موتورز
خودروی سکوئل جنرال موتورز محصولی است که تمامی نتایج تحقیقات فشرده که طی چند سال اخیر از سوی بزرگترین خودروساز جهان انجام شده است را در بر دارد؛ پروژه ای که جنرال موتورز بیش از یک میلیارد دلار در آن سرمایه گذاری کرده است. این خودرو جادار به گونه ای طراحی شده است که کمترین آلایندگی محیط زیست را دارد. در این خودرو سه منبع با فشار بالا تعبیه شده است که موقعیت آنها در میانه شاسی باعث بهبود مرکز ثقل خودرو می شود. این خودروها که از اصلاحات فنی بسیار زیادی نیز بهره مند می باشند منحصر به فرد هستند.
خودروی سکوئل جنرال موتورز به دلیل افزایش 25 درصدی نیرو توسط تکنولوژی جدید می تواند سرعت صفر تا 100 کیلومتر را در کمتر از 10 ثانیه به دست آورد.
اجزای پیل سوختی شامل توده پیل سوختی، دستگاه فرعی هیدروژن و فرآوری هوا، سیستم خنک کننده و سیستم توزیع ولتاژ بالا می باشد.

فناوری های مصرف هیدروژن – پیل سوختی Hydrogen & fuel cell
در حال حاضر با توجه به بحران انرژی، محدودیت سوخت های فسیلی و مشکلات ناشی از آلودگی های سوخت های فسیلی، استفاده از منابع جدید انرژی بیش از پیش مورد توجه قرار گرفته است، در همین راستا دیدگاه نوینی برای استفاده از هیدروژن با توجه به خصوصیات منحصر به فرد آن ایجاد شده است. از جمله خصوصیات هیدوژن می توان به فراوانی، انتشار بسیار ناچیز آلاینده ها، برگشت پذیر بودن چرخه تولید آن و کاهش اثرات گلخانه ای اشاره نمود.
کاربرد هیدروژن به عنوان سوخت موجب کاهش آلاینده های زیست محیطی و حذف اکسیدهای گوگرد و اکسیدهای کربن ناشی از احتراق سوخت های فسیلی می گردد. عوامل فوق سبب شده است تا خودروهای پیل سوختی مورد توجه قرار گیرند.
این فناوری از جهت عدم تولید آلاینده هایی مانند اکسیدهای نیتروژن، مونوکسید کربن و هیدروکربن های نسوخته، بی همتاست.
پیل های سوختی نوعی مبدل انرژی می باشند که انرژی شیمیایی را مستقیما به انرژی الکتریکی تبدیل می نمایند. پیل های سوختی همانند باطری ها عمل می کنند اما بر خلاف باطری ها مادامی که به آنها سوخت رسانده شود، از کار نمی افتند وبه شارژ مجدد احتیاجی ندارند. پیل های سوختی پتانسیل شیمیایی هیدروژن را به انرژی الکتریکی تبدیل کرده و محصول جانبی آن، آب و حرارت می باشد.
هیدروژن مورد نیاز پیل های سوختی را می توان از منابع مختلفی همانند منابع هیدروکربنی نظیر نفت خام، گاز طبیعی، زغال سنگ و … و منابع تجدید پذیر نظیر باد و خورشید به دست آورد.
پیل های سوختی دامنه کاربرد وسیعی از موارد مصرف را از سفینه های فضایی تا تامین انرژی وسایل کوچک الکترونیکی شامل می شود.

منبع تغذیه تلفن همراه

منبع تغذیه قابل حمل در Notebook
امروزه تلاش ها جهت حضور پیل های سوختی در صنایع نیروگاهی، حمل و نقل و کاربردهای قابل حمل به مرحله تجاری شدن نزدیک شده است.

خودروی پیل سوختی

اتوبوس پیل سوختی
راندمان و نشر آلاینده های زیست محیطی خودروهای پیل سوختی به مراتب از خودروهای رایج مناسب تر می باشد، همچنین پیل های سوختی به عنوان نسل چهارم نیروگاه ها در آینده امکان توسعه سیستم های غیر متمرکز تولید انرژی را فراهم می سازند.
امکان استفاده از سوخت های فسیلی همانند متانول و یا گاز طبیعی در پیل های سوختی تا زمان دستیابی به زیرساخت های لازم جهت ارائه هیدروژن به پیل های سوختی از دیگر مزایای کاربردی این سیستم ها می باشد.
امروزه همه تولید کنندگان عمده خودرو بر روی تولید تجاری خودروهای پیل سوختی سرمایه گذاری نموده اند، همچنین پیل های سوختی می توانند به عنوان مولد انرژی اتوبوس ها، قایق ها، هواپیماها و حتی دوچرخه ها مطرح شوند. از پیل های سوختی در مقیاس کوچکتر، می توان در کاربردهای قابل حمل از جمله تلفن های همراه، کامپیوترهای قابل حمل و … استفاده نمود.
تکنولوژی پیل سوختی همانند هر تکنولوژی جدید دیگر در ابتدای تولید، قیمت محصولات آن زیاد است اما با تولید تجاری محصول درمقیاس وسیع و افزایش میزان تقاضا و توسعه فناوری، قیمت به میزان قابل توجهی کاهش خواهد یافت.
از مهم ترین مزایای پیل های سوختی می توان به تولید دی اکسید کربن و اکسید نیتروژن کمتر به ازای هر کیلووات از برق تولیدی و عدم وجود قطعات متحرک زیاد اشاره نمود.
پیل های سوختی می توانند از انواع گازها شامل گاز طبیعی، پروپان، گاز حاصل از دفنگاه های زباله، متانول و هیدروژن به عنوان سوخت استفاده کنند.

منبع تغذیه قابل حمل ساخت شرکت Ballard
برخی از این پیل های سوختی نظیر پیل های سوختی اکسید جامد و کربنات مذاب، گاز طبیعی را به صورت مستقیم مصرف می نمایند و در برخی از آنها نظیر پیل های سوختی پلیمری و اسید فسفریکی به کمک یک رفورمر، گاز طبیعی به هیدروژن تبدیل شده و مورد مصرف قرار می گیرد، همچنین در پیل سوختی متانولی ، متانول مستقیما جهت استفاده به پیل سوختی وارد می شود.
پیل های سوختی می توانند در بخش های مختلف تولید انرژی الکتریکی نیروگاهی حضور یابند. این حوزه ها عبارتند از هتل ها، مدارس، بیمارستان ها، ساختمان های اداری و محل های خرید.

پیل سوختی در کاربری های خانگی
کشور ایران از یک سو با بالا بودن مصرف سالیانه سوخت و از دیگر سوی با عدم توسعه یافتگی مناسب فناوری در صنایع خودرو و نیروگاهی روبروست و عدم توجه به مشکلات ناشی از آلودگی های زیست محیطی نیز موجب مشکلات جدی زیست محیطی در کلان شهرها شده است.
توسعه فناوری پیل های سوختی می تواند یک راه حل مناسب جهت توسعه پایدار و بلند مدت باشد.
بهبود کارایی پیل های سوختی با الکترولیت های پلیمری

دانشمندان موسسه فناوری ماساچوست(MIT)، لایه های نازک الکترولیتی پلیمری جدیدی را تولید کردند که دارای رسانش یونی بالایی است

دانشمندان موسسه فناوری ماساچوست(MIT)، لایه های نازک الکترولیتی پلیمری جدیدی را تولید کردند که دارای رسانش یونی بالایی است؛ این لایه های نازک برای پیل های سوختی اصلاح شده، باتری ها و پیل های خورشیدی بسیار نویدبخش هستند.
قطعات الکتروشیمیایی برای تسهیل انتقال بار بین الکترودها، به الکترولیت ها وابسته هستند؛ اما مشکلات مربوط به این فرایندها در الکترولیت های مایع یا ژلی و موارد مربوط به ایمنی آنها، استفاده روزافزون از این قطعات را محدود کرده است، این در حالی است که الکترولیت های پلیمری از استحکام مکانیکی و انعطاف پذیری بالایی در فرایند ساخت برخوردارند. نکته حائز اهمیت این است که این پلیمرها باید رسانش یونی مناسبی داشته باشند.
پائولا هموند و همکارانش، از آرایش لایه به لایه(LBL) در ساخت لایه های نازک، از دو نوع پلیمر مختلف استفاده کردند. این دو پلیمر با در کنار هم قرار گرفتن، دارای رسانش بالا و پایداری مکانیکی می با شند.
هموند می گوید:"ما یک لایه نازک در حالت جامد را با آرایش لایه به لایه ایجاد کردیم که رسانش یونی آن سه برابر بیشتر از بهترین نوع فیلم های چندلایه قبلی است. رسانش پروتونی این رساننده یونی جدید، به رسانش پلیمرهای تخصصی گران تر، بسیار نزدیک است، که این امر منجر شده تا این روش به عنوان رقیب سرسختی برای پیل های سوختی و کاربردهای دیگر الکترولیت های حالت جامد به شمار رود."
آنها یافتند که با سولفوردار کردن یک پلی اترآروماتیک ـ که از نظر مکانیکی و حرارتی پایدار است ـ و جفت کردن آن با یک پلیمر مکمل، می توان رسانش یونی ای در حد 35.3 MS cm-1 و یا بیشتر ایجاد نمود. چند لایه ایجادشده نسبت به اتانول نیز نفوذپذیری بسیار کمی دارد، همین امر منجر به مورد توجه قرار گرفتن این پلیمر برای استفاده از آن در پیل های سوختی متانول مستقیم(DMFC) شده است.
نافیون(Nafion) ماده غشایی استانداردی است که از آن در پیل های سوختی متانول مستقیم استفاده می شود؛ اما نفوذپذیری این ماده نسبت به متانول بیشتر است که این مسئله بازده پیل های سوختی را کاهش می دهد. همود می گوید:"استفاده از این مواد چندلایه در یک پیل سوختی متانول مستقیم می تواند بیش از 50 درصد از توان خروجی را افزایش دهد."
اگرچه این پلیمرهای چندلایه روی سطح نافیون رشد داده می شدند؛ این گروه تحقیقاتی موفق به ساخت این لایه ها بدون نیاز به زیرلایه نافیون شدند.

تامین انرژی پیل های سوختی مبتنی
پیل های سوختی مبتنی بر فناوری نانو که با متانول کار می کنند در آینده انرژی لازم برای ادوات کوچک مانند تلفن های همراه تا سوخت خودروها را تامین خواهند کرد. پراشانت کومتا، محقق علوم مواد دانشگاه پترزبورگ معتقد است که در آینده نه چندان دور می توانیم از سیستم های پیل سوختی با اندازه یک فندک استفاده کنیم که برای تامین انرژی آنها وجود یک کارتریج حاوی متانول کافی است. این پیل ها روی خودروها قابل نصب بوده و برای تامین سوخت آن می توان یک مخزن حاوی متانول در آن تعبیه کرد. در پیل های سوختی کنونی، هیدروژن به عنوان سوخت مورد استفاده قرار می گیرد ولی به دلیل گران بودن و عدم امکان تولید آن در مقیاس صنعتی، کاربرد آن در صنعت فراگیر نشده است.
پیل سوختی ساخته شده توسط کومتا و همکارانش، با استفاده از آب و متانول کار می کند. زمانی که متانول و آب در حضور یک کاتالیست ویژه با هم برخورد می کنند، الکترون، پروتون و دی اکسیدکربن آزاد می کنند. با استفاده از یک غشاء ویژه، امکان خروج پروتون ها و نگه داشتن الکترون ها حاصل می شود که با هدایت آن به یک مدار، جریان الکتریسیته به وجود می آید و گاز دی اکسیدکربن نیز خارج می شود. کاتالیست مورد استفاده در این پیل، کربن پوشش دار است که در محیط اسیدی هدایت خوبی نیز دارد و در عین حال بسیار ارزان و قابل دسترس است.
پوشش قرار گرفته روی کاتالیست اغلب از جنس پلاتین یا ملغمه ای از پلاتین و روتینیوم است که روی کربن، پایداری و چسبندگی بسیار کمی دارد و تمایل آن برای جدا شدن از سطح کربن مشکل اساسی استفاده از آن است. جدا شدن این پوشش و انحلال آن در متانول باعث کاهش راندمان کاتالیست می شود.
این محققان برای حل این مشکل از نیترید تیتانیوم در این ساختار استفاده کردند. آنها ابتدا لایه ای از پلاتین- روتینیوم را در اندازه ۳ نانومتر روی کربن نشست دادند و سپس ذرات نیترید تیتانیوم را در اندازه ۱۰ نانومتر درون لایه پلاتین- روتینیوم رسوب دادند که هم باعث استحکام این لایه شده و هم هدایت الکتریکی مشابه کربن دارد. با اضافه شدن نیترید تیتانیوم به کاتالیست، هدایت الکتریکی و پایداری کاتالیست نسبت به قبل افزایش یافت. دکتر نارایانان، محقق آزمایشگاه پیشرانه موشکی ناسا معتقد است استفاده از نانو ذرات نیترید تیتانیوم ایده بسیار عالی بوده است و این قسمت از کار پیشرفت قابل ملاحظه ای محسوب می شود. طبیعت نانو مواد به شکلی است که به صورت غیر عادی، سطح تماس مفید در کاتالیست مورد استفاده در پیل سوختی را افزایش می دهد و این باعث افزایش بازده کار می شود.

هیدروژن سوخت مصرفی پیل ها
هیدروژن به علت عدم الایندگی محیط زیست، عدم تولید دی اکسید کربن و در نتیجه عدم تاثیر در گرم شدن کره زمین، چگالی انرژی بالا(در حالت مایع)و امکان استفاده درمصارف گوناگون به عنوان سوخت نهایی مطرح شده است.
اولین بار در سال 1970 شرکت جنرال موتورز،واژه عصر هیدروژن (Hydrogen Economy) را به یک سیستم انرژی بر پایه تولید،ذخیره،توزیع ومصرف سوخت هیدروژن اطلاق نمود.هیدروژن عنصری فراوان درطبیعت به شمارمی اید.
مولکول های آب،سوختهای فسیلی و مواد آلی ،غنی ازهیدروژن می باشند.

روشهای تهیه هیدروژن
1- تبدیل سوختهای فسیلی به هیدروژن که به دو روش زیر انجام می گیرد.

1-الف)مبدل گاز طبیعی از نوع سیستم بخار
ب) مبدل هیدرو کربن های مایع با روش اکسداسیون جزیی
2-الکترولیزآب
3-روش فتوالکترو شیمیایی
4-روش بیولوژیکی
5-تجزیه حرارتی آب ( با حرارتی بالغ بر 3000 درجه )

2- بخش تولید انرژی (سری پیل سوختی)
پیل سوختی یک سیستم الکتروشیمیایی است که انرژی شیمیای سوخت را مستقیما به انرژی الکتریکی تبد یل می کند ( مطابق شکل زیر) درقسمت آند هیدروژن اکسید شده و به پروتون و الکترون تقسیم می شود الکترون تولید شده درآند وارد مدار خارجی شده سپس به کاتد وارد می شود. پروتون با عبور ازغشاء (الکترولیت) به سمت کاتد رفته و در حضور کاتالیزوربا اکسیژن هوا و الکترونی که ازمدار خارجی به قسمت کاتد وارد شده است به آب تبد یل می گردد پیل سوختی بر خلاف باتری احتیاجی به شا رژشدن ندارد تا مدتی که سوخت ان تامین شود به کارکرد خود ادامه خواهد داد پیل سوختی در سا ل1839 توسط سرویلیام گرو(Sir W.Grove) ساخته شد. ویلیام گرو درساخت پیل سوختی ازاسید سولفوریک به عنوان الکترولیت, اکسیژن به عنوان اکسید کننده و هیدروژن به عنوان سوخت استفاده کرده بود. در حال حاضر بخش اعظم آ لودگی هوا در جهان ناشی ازگازهای تولیدی از موتورهای احتراق داخلی می باشد با استفاده از پیل سوختی به عنوان مولد انرژی خودرو میزان الایندگی(مونوکسید و دی اکسید کربن و اکسید های نیتروژن) کاهش چشمگیری خواهد یافت از آنجایی که در پیل سوختی انرژی شیمیایی مستقیما به الکتریسیته تبدیل می شود راندمان پیل سوختی از موتورهای احتراق داخلی بسیار بالا تر می باشد.
که در شکل زیر نحوه عملکرد یک پیل نشان داده شده است
پیل سوختی اسید فسفوریک (PAFN) :
اسید فسفریک بهترین نوع الکترولیت اسیدی برای پیل های سوختی به شمار می آید. در پیل سوختی اسید فسفریک نیز مانند هر پیل سوختی دیگر واکنش اکسیداسیون سوخت در آند صورت گرفته و هیدروژن به پروتون والکترون تبدیل میگردد. الکترون تولید شده در آند وارد مدار خارجی پیل میگردد و پروتون تولید شده از طریق الکترولیت وارد کاتد شده و طی یک واکنش با اکسیژن و الکترون به آب تبدیل میشود.
این پیل سوختی نیز مانند پیل های سوختی کربنات مذاب و اکسید جامد در درجه حرارت بالاتر از 100 درجه کار میکند.
بهترین دمای عملکرد پیل سوختی اسید فسفوریک 190 تا 210 درجه سانتیگراد میباشد. ازآنجا که دمای کارکرد این پیل در مقایسه با پیل های سوختی قلیایی و پلیمری زیاد است, آب تولیدی در این سیستم به راحتی تبخیر شده لذا مدیریت آب و حرارت این سیستم ساده تر می باشد.در طول 25 سال گذشته شرکتهای گوناگونی از جمله وستینگهاوس, سانیو, انگلهارد, fule cell international , توشیبا, میتسوبیشی, فوجی و هیتاچی در زمینه توسعه نیروگاه های پیل سوختی اسید فسفوریک به تحقیق و توسعه پرداخته اند.
یکی از مشکلات فراروی پیل های سوختی الکترو شیمیایی در دهه 1960 واوایل دهه 1980 سمی شدن کاتالیست در اثر مجاورت با گاز منو اکسید بود که در سوخت های خروجی از مبدل سوخت وجود داشتند.یکی از پیشرفت های قابل توجه در زمینه پیل های سوختی اسیدفسفوریک کشف این مطلب بود که با افزایش دمای عملیاتی ازمیزان حساسیت آن نسبت به CO کاسته می شود.
در دمای عملیاتی بالاتر از 180 درجه سانتیگراد سیستم پیل سوختی اسید فسفریک در برابر منو اکسید کربن تا میزان 1 تا 2 درصد در سوخت مصرفی مقاوم است .
کربن یکی از مهمترین مواد مورد استفاده در سری پیل های الکترو شیمیایی می باشد. کربن در موارد گوناگونی از جمله ساخت صفحه متخلخل کربنی مورد مصرف در الکترودها و کربن گرافیتی برای تهیه صفحات دو قطبی استفاده می شود الکترو کاتالیست استفاده شده در الکترود پیل سوختی اسید فسفریک عبارت است از پودر کربن فعال که بر روی سطح آن پلاتین نشانده شده است. پودر کاتالیست با کمک ذرات تفلن بر روی صفحات متخلخل کربن به صورت یک لایه نازک قرار میگیرد.(تفلن 30% ) وجود تفلن جهت ایجاد خاصیت آب گریزی ضروری است.

مزایای پیل های سوختی اسید فسفوریک :
· چون دمای عملکرد این پیل ها حدود 200 درجه است در ساختمان آنها نیازی به استفاده از مواد مقاوم در برابر بالا نمی باشد.
· وجود دی اکسید کربن در سوخت بازدهی آنها را کاهش نمی دهد.
· از آب گرم و هوای خروجی آنها میتوان برای گرم کردن آب و هوا محیط استفاده نمود.
· در خروجی آنها تا 5 ppm اکسید های نیتروژن وجود داشته ولی اکسیدهای گوگرد وجود ندارد.
. پیشرفت و بهینه سازی پیل سوختی اسید فسفریک نسبت به بقیه پیل ها بهتر بوده است به طوری که حدود 250 واحد تولید انرژی از این نوع تا سال 1996 در سر تا سر دنیا مشغول به کار بوده است.

معایب پیل های سوختی اسید فسفریک :
· بازدهی این پیل نسبتا پایین است و به حدود 40% می رسد.
· کاتیالیزور سوخت به کار رفته در آن گران قیمت میباشد.
· در فواصل کوتاه به سرویس شدن نیاز می باشد.
· نسبت به غلظت های بالای منو اکسید کربن حساس می باشند.
با توجه به خورنده بودن الکترولیت انتخاب مواد به کار رفته در ساختمان آنها با محدودیت
همراه است.

کاربرد های پیل های سوختی اسید فسفریک :
· در انواع نیروگاها اعم از کوچک و بزرگ و سیکل های ترکیبی به کار میروند.( تاکنون در بیمارستان ها ,هتل ها, مدارس و فرودگاها از این نوع پیل استفاده شده است)
· در کشتی های مسافربری, کشتی های باری و زیردریایی ها مورد استفاده قرار می گیرند. (هنگامی که در وسایل حمل و نقل دریایی از آنها استفاده میشود باید آسیب های ناشی از نمک و تلاطم دریا را در نظر گرفت).
· در اتوبوسها ولکوموتیوها نیز به کار رفته است.
· وزارت دفاع امریکا این پیل ها را به مثابه نیروگاهایی با توان 200 کیلو وات در 30 نقطه از این کشور نصب کرده است. این نیروگاها تاکنون بیش از نیم میلیون ساعت کار مفید داشته اند.
· PC25 نوعی پیل سوختی اسید فسفریک است. که راندمان الکتریکی آن 40% است. در سیکل های ترکیبی بازدهی آن به 85% میرسد. ساختمان آن مدولار, ساده و فشرده میباشد و قابل کنترل از راه دور است. صدا و لرزش آن بسیار کم و الاینده های خروجی آن فقط گازهای گلخانه ای میباشند. با استفاده از هر pc25 سالانه 18 تن الاینده کمتر به هوا وارد می شود.

کاربردهای پیل های سوختی درکشورهای مختلف

راه اندازی نیروگاه پیل سوختی در شهر نیویورک :
· انجمن انرژی نیویورک (NYPA) هشت پیل سوختی ساخت شرکت UTC Fule Cell را جهت راه اندازی کارخانجات تصفیه فاضلاب شهر نیویورک نصب نموده است. این مولد ها از نوع پیل سوختی اسید فسفریک PC25 با قدرت KW200 بوده و نیروی مورد نیاز چهار کارخانه تصفیه فاضلاب در مناطق بروکلین , استین آیلند, برانکس , و کویینز را تامین می کنند. گاز حاصل از فرایند تصفیه فاضلاب سوخت مولد پیل سوختی را فراهم می سازد.

· مولدهای برقی درون سوز برای تولید یک هزار کیلو وات ساعت برق حدودا 12 کیلو گرم آلایندگی تولید می کنند. در حالی که مولد PC25 برای تولید همین میزان برق کمتر از 18 گرم آلایندگی تولید می کنند. این مولد ها علاوه بر 200 کیلو وات برق , 900000 BTU در ساعت حرارت تولید کرده که میتواند صرف گرم کردن محیط و تهیه آب گرم شده یا در چیلرهای جذبی و دستگاههای تهویه مطبوع مورد استفاده قرار گیرد.

· بااضافه شدن این هشت واحد درحال حاضر17مولد پیل سوختی, برق مورد نیاز تاسیسات مختلف شهری نیویورک ازجمله پاسگاه پلیس, پارک مرکزی منهتن, بیما رستان مرکزی شمال برانکس, بیمارستان st.Vincent استیتن ایلند وساختمان Conde Nast در 4 Times Square را تامین می کنند .

· شرکت UTC Fuel Cellsدر خلال سا ل 2001 اولین مولد های پیل سوختی را درامریکای جنوبی, چین و انگلستان نصب کرد وبزرگترین سیستم پیل سوختی دنیا با توان 2/1مگاوات رادر تاسیسات منطقه Middletown ایالت کنتیکات امریکا راه اندازی نمود .

پیل سوختی خانگی در کشور سوید :
· ژانویه 2002 شرکت Fule Cell Technologies اعلام کرد که سه نیروگاه پیل سوختی اکسید جامد را به عنوان نیروگاه خانگی در شهر استکهلم راه اندازی خواهد نمود . این اولین فروش مولد های نیروگاهی 5 کیلو واتی اکسید جامد شرکت Fule Cell Technologise به بازار اروپا می باشد.
· نصب این مولد ها قسمتی از طرح ایجاد یک منطقه مسکونی جدید در شهر استکهلم خواهد بود. بر اساس این طرح انرژی 8000 واحد مسکونی از انرژی های تجدید پذیر تامین خواهد شد. این برنامه شامل استفاده از مولد پیل سوختی شرکت FCT با مصرف گازهای فاضلابی به عنوان سوخت می باشد.
· مولد های 5 کیلو واتی FCT از نوع تولید دو منظوره بوده و به طور همزمان برای تامین آب داغ و گرمایش محیط, برق و حرارت تولید کرده و سوختشان از گازهای فاضلابی (biogas) تامین می شود. راندمان این مولدها بالغ بر 90 درصد بوده , هیچ نوع آلودگی SOx منتشر نمی کنند و انتشار گاز دی اکسید کربن آن نیز ناچیز می باشد.

مولد پیل سوختی خانگی شرکت H Power نوامبر 2000
· H Power لام کرد که شرکت ملی کاز فرانسه Gas de France یکی از مولدهای پیل سوختی خانگی ساخت شرکت H Power را در یک خانه به طور آزمایشی نصب و راه اندازی کرده است .این پروژه طی 5 ماه کارکرد مولد پیل سوختی و ویژگی های آن از لحاظ راندمان , ایمنی و عملکرد مورد برسی قرار خواهد گرفت . این مولد خانگی با گاز طبیعی کار می کند و تولید همزمان برق و آب گرم منزل را بر عهده دارد. و این پروژه قرار است پس از طی مراحل آزمایشی به صورت گسترده مورد استفاده قرار گیرد.
· همچنین شرکت H Power تا به حال نمونه پیل سوختی دیگری را برای تولید برق و آب گرم در شهر کبک کانادا در اختیار Hydro – Quebec بزرکترین شرکت برق کانادا قرار داده است . مولد پیل سوختی فوق با سوخت پروپانول کار می کند.

نصب مولد پیل سوختی نیروگاهی در آلمان
· یک مولد پیل سوختی نیروگاهی کربنات مذاب با همکاری شرکت Fuel Cell Energy (FCE) و شرکت MTU زیر مجموعه شرکت دایملر کرایسلردر بیمارستانی در آلمان راه اند ازی شد. این مولد برق با گاز طبیعی کار می کند و توان الکتریکی آن حدود KW 270 می باشد. راندمان الکتریکی این مولدحدود 52% است . این نیروگاه سالانه 25 درصد از الکتریسیته مورد نیاز این بیمارستان را تامین می کند. همچنین بخار آب خروجی این مولد با حرارت بیش از 200 درجه سانتیگراد مورد استفاده بیمارستان قرار میگیرد.

·کل این پروژه با سرمایه گذاری 3 میلیون یورو انجام شده که 50 درصد آن را شرکت MTU تقبل نموده است.
· لازم به ذکر است که برای هر300 واحد از یک سری پیل سوختی از این نوع حدود 20000 ساعت کارکرد در نظر گرفته شده است.

نخستین‎‎ خودروهای‎ پیل‎ سوختی‎ در ایران

پژوهشگران ایرانی‎ به‎ فناوری‎ ساخت‎ نخستین‎ خودروهای‎ پیل‎ سوختی‎‎ درکشور دسترسی پیـدا کردند.
همایون‎‎ معدل‎‎مدیرعامل شرکت‎ فناوری‎ هیدروژن بااعلام‎ این‎‎ خبر گفت‎‎: محققان شرکت فنـاوری‎ هیدروژن‎ دو سال‎‎ قبل با تجهیـز یـک‎ خـوروی‎ کوچک‎ مدل‎‎ به‎‎ سامانه پیـل سـوختی‎ توانمندی‎ خود رادراین‎ زمینه‎‎آزمایش‎ کردند که در صورت‎ تامین‎ منابع‎ مالی‎‎ مورد نیـاز, تـوانـایـی اجرایی‎‎ کردن‎ طرح‎ تولید خودروی‎ پیل‎ سوختـی در کشور وجود دارد.
وی‎ افزود: متخصصان‎‎‎ و پژوهشگران ایـن مرکز پیل‎ های‎‎ سوختی‎‎ پلیمـری ومتـانـولـی, الکترولایزرپلیمری‎‎ مجموعه‎ کامل‎ سیستم‎ های سخت‎ افزاری‎‎ و نرم‎ افزاریآزمایش‎ پیل‎ سوختی‎ و کیت‎ های‎ آموزشی‎‎ پیل‎ سوختی را ساختند که‎ یکی‎‎ از نخستین‎‎ محصولات‎ این مجموعه‎ پژوهشـی تولیدی‎‎ پیل‎ سوختی‎ پلیمری است‎ که‎ کاربـرد عمده‎ آن‎ در خورودها و مولدهای‎ خانگی‎ بـرق‎ است‎.
عضو هیات‎ علمی‎‎‎ دانشکده‎ فنی مهنـدسـی دانشگاه‎ تربیت‎ مدرس‎‎ تاکید کرد: بـر اسـاس مطالعات‎ کارشنـاسـان‎تـا ده‎ سـال‎ دیگـرمیلیاردها دلار بازار مصرف‎ برای‎ پیل‎ سوختی‎ در صنایع‎ مختلف‎ به‎ وجود می‎ آید ودر نهایت‎ خودروهـای‎‎ پیـل‎ سـوختـی‎ تمـام‎ بـازارهـای اتومبیل‎ دنیا را تصرف‎ خواهند کرد.

وی‎‎‎ تصریح‎ کرد: قابلیـت‎ هـای فنـاوری پیل‎ سوختی‎ تمام‎ شرکت‎ های‎‎ خودرو سـازی را به‎‎ سرمایه گذاری‎ و تولید صنعتی‎ این‎ قبیـل‎ خودروها تاقبل‎‎ از سال2010 متقاعد کـرده‎ و رقابت‎ شدیدی‎‎‎ برای توسعه‎ فناوری پیل‎ سوختی‎ درکشورهای‎ صنعتی‎ به‎‎ وجود آورده است‎.
آقای‎‎‎ معدل‎ در باره‎ مزایای خودروهـای پیل‎ سوختی‎‎ و اهمیت‎ دستیـابـی بـه‎ فنـاوری‎ تولید این‎ خودروها گفت‎: سامانه‎ هـای‎ پیـل‎ سوختی‎ به‎‎‎ علت‎ تولید نکردن‎ هر گونه آلاینده زیست‎‎ محیطی‎, راندمان‎ سوخت بسیـار بـالا در مقایسه‎ با سایر مولدهای‎‎ انـرژ,ی طول‎ عمـر بسیار زیاد قابلیت‎‎ رقابت از نظر هزینـه‎ های‎‎ تولید و قیمت‎ با سیستم‎ های متداول‎ در تولید انبوه‎, نداشتن‎ قطعات‎‎ و قـسمـت هـای‎ متحرک‎ در سیستم‎, آلودگی‎‎ صـوتـی نـاچیـز و کاهش‎ مصرف‎ سوخت‎ و امکان‎ استفاده‎ از منابع‎ تجدید پذیر برای‎ تولید هیدروژن‎ یا متانول‎ در مقایسه‎ با سیستم‎ های‎‎ متداول‎ برتری دارد.

نانو بیوتکنولوژی
امروزه با استفاده از زمینه های علمی بین رشته ای، انقلاب صنعتی دیگری در جریان است. این تحول در بهره برداری یکپارچه از قوانین فیزیک، خواص شیمیایی و مشخصات بیولوژیکی نهفته است. در مطلب زیر، به معرفی برخی کاربردهای صنعتی نانوبیوتکنولوژی می پردازیم:
1- ساخت حسگرهای شیمیایی بر اساس نانوبیوسیستم ها
توسعه فناوری حسگرهای شیمیایی یکی از تحقیقات جدی در زمینه نانوبیوسیستم ها است. حسگرهای شیمیایی با الهام از حساس ترین حسگرهای شیمیایی در بدن جانداران، یعنی بینی و سایر اعضای حسی طراحی شده اند.
طرز کار این حسگرها به این شکل است که ملکول مورد نظر (که باید وجود آن حس شود) به یک دریافت کننده زیستی در عضو می چسبد و باعث باز و بسته شدن یک کانال یونی که در پوسته سلول عایق قرار دارد، می شود.
بیشترین کاربرد حسگرها، در تولید حسگرهای بخار یا گاز و به طور اخص ساخت بینی الکترونیکی بوده است. این عمل با استفاده از آرایه هایی از حسگرهای غیرتخصصی non-Specificو به کارگیری نرم افزار تشخیص الگو انجام می شود. به کمک این نرم افزار، معین کردن بوها، گازها و بخارهای مختلف، دقیقاً مانند آنچه که در بینی حیوانات اتفاق می افتد، صورت می پذیرد.
توسعه حسگرهایی که بتوانند اجزای مخلوط گازها یا مایعات را در محیط صنعتی تشخیص دهند، از دیگر کاربردهای این حسگرها است. حسگرهای چند منظوره ای که از پلیمرها، آنزیم ها یا سایر ترکیبات استفاده می کنند، مثال هایی از این مورد هستند.
2- پیل های سوختی زیستی
پیل های سوختی زیستی نوع جدیدی از پیل های سوختی هستند که توانایی تبدیل مستقیم انرژی بیوشیمیایی را به انرژی الکتریکی دارند. نیروی محرک در این پیل ها، واکنش های اکسیداسیون و احیای یک ماده اولیه از نوع کربوهیدرات مانند گلوکز مخلوط با اتانول است که همراه با استفاده از میکروارگانیزم یا آنزیم به عنوان کاتالیزور زیستی ایجاد می شود.
اصول کار این پیل ها مانند پیل های سوختی شیمیایی است. اختلاف اصلی بین آنها، در نوع کاتالیزور و شرایط کار است. کاتالیزور به کار رفته در پیل های سوختی زیستی، یک میکروارگانیزم و یا یک آنزیم است که جایگزین فلز در پیل های سوختی شیمیایی می شود. به طور کلی دو نوع پیل سوختی زیستی وجود دارد:
1- مستقیم:
در نوع مستقیم، پیل شامل الکترودهایی است که در تماس مستقیم با عوامل بیوشیمیایی هستند و در واکنش های اکسیداسیون و احیا مشارکت می کنند. توان واقعی خروجی از این پیل ها بین یک دهم تا یک صدم پیل های غیرمستقیم است. کار این نوع پیل ها به فرآیندهایی شامل واکنش های بین بیوکاتالیست و الکترود، محدود است.
2- غیرمستقیم:
در این نوع پیل ها، از میکروب ها و یا آنزیم ها برای تبدیل سوخت بیولوژیکی به ترکیبات با وزن مولکولی بالا و یا وزن مولکولی پایین (گاز یا مایع) استفاده می شود. این مواد بیولوژیکی، در یک فرآیند معمول الکتروشیمیایی شرکت می کنند. محصولات به دست آمده از یک راکتور میکروبیولوژیکی ممکن است هیدروژن، آمونیاک و یا اکسیژن باشد.
خصوصیات مطلوب این پیل ها که استفاده از ضایعاتی مانند دی اکسید کربن و فاضلاب انسانی را ممکن می سازند، به استفاده از این پیل ها در برنامه های فضایی، تولید الکتریسیته و تولید اکسیژن و غذا از طریق حذف مواد زاید منتهی می شود
همچنین، احتیاجات خاص نظامی ممکن است ازطریق این پیل ها تامین گردد. به عنوان مثال، ساخت " پیل بدون صدای قابل شارژ " که در دمای محیط کار می کند، از این طریق امکان دارد. این پیل در موتور های دیزل و یا در مخلوط سوخت ضد یخ متانول- آب، قابل استفاده است. در آینده، پیل های سوختی زیستی جدید با اندازه کوچک و سبک، حاوی آنزیم های تثبیت شده به عنوان کاتالیست و متانول به عنوان ماده اولیه، در دسترس خواهند بود.
نحوه تولید برق در پیل سوختی
در این پیل ها همانطور که در شکل دیده می شود ، اکسیژن از یک طرف و هیدروژن از سمت دیگر وارد پیل می شوند.سمتی که هیدروژن وارد می شود سمت آند پیل سوختی بوده و سمتی که اکسیژن وارد می شود سمت کاتد پیل سوختی می باشد.در برخورد هیدروژن و آند پیل ، یونهای مثبت و الکترون های منفی تشکیل می گردد.در قسمت کاتد نیز اکسیژن وارد شده ، با الکترون هایی که توسط مدار الکتریکی از سمت آند می آیند ترکیب میشوند و بدین ترتیب جریان برق تولید میشوند.

کاربردهای پیل سوختی فضایی
پرت و ویتنی دو سازنده موتور هواپیما پیل سوختی قلیایی بیکن را به منظور کاهش وزن و افزایش طول عمر اصلاح نموده و آن را در برنامه فضایی آپولو به کار بردند. در هر دو پروژه پیل سوختی بعنوان منبع انرژی الکتریکی برای فضاپیما استفاده شدند. اما در پروژه آپولو پیل های سوختی برای فضانوردان آب آشامیدنی نیز تولید می کرد. پس از کاربرد پیل های سوختی در این پروژه ها، دولت ها و شرکت ها به این فن آوری جدید به عنوان منبع مناسبی برای تولید انرژی پاک در آینده توجه روزافزونی نشان دادند.
از سال 1970 فنآوری پیل سوختی برای سیستم های زمینی توسعه یافت. تحریم نفتی از سال1973-1979 موجب تشدید تلاش دولتمردان امریکا و محققین در توسعه این فن آوری به جهت قطع وابستگی به واردات نفتی گشت.
در طول دهه 80 تلاش محققین بر تهیه مواد مورد نیاز، انتخاب سوخت مناسب و کاهش هزینه استوار بود. همچنین اولین محصول تجاری جهت تامین نیرو محرکه خودرو در سال1993 توسط شرکت بلارد ارائه شد.
" شرکت بوئینگ برای اولین بار در تاریخ هواپیمایی، یک هواپیمای سرنشین دار دارای پیل سوختی هیدروژنی 20 کیلو وات را به پرواز در آورد. "
گلایدر Dimona با ظرفیت دو سرنشین و طول بال 3/16 متر به عنوان بدنه هواپیما استفاده شده و پس از ساخت صنایع هوایی اتریش اصلاحاتی چون افزون سیستم هیبرید پیل سوختی پلیمری/باتری یون ــ لیتیم را برای تامین توان موتور الکتریکی وصل شده به ملخ هواپیما روی آن انجام شده است.
در سه قسمت پرواز آزمایش آن، خلبان با استفاده از ترکیب توان باتری و توان حاصل از پیل های سوختی هیدروژنی تا ارتفاع سه هزار و 300 پا (هزار متر ) بالاتر از سطح دریا صعود کرد و پس از رسیدن به ارتفاع مناسب و قطع دریافت انرژی از باتری ها، هواپیما با تکیه بر توان تولیدی پیل سوختی و برای مدت زمانی نزدیک به 20 دقیقه در مسیری مستقیم و با سرعت 100 کیلومتر در ساعت به پرواز ادامه داد.
فن آوری پیل سوختی پلیمری از پتانسیل لازم برای تامین توان خودروهای پرنده کوچک با سرنشین یا بدون سرنشین برخوردار بود و پیل سوختی اکسید جامد می توانند به عنوان سیستمهای تولید انرژی ثانویه مانند واحدهای کمکی هواپیماهای تجاری بزرگ به کار گرفته شدند.
بوئینگ در رویای تامین انرژی اصلی هواپیماهای بزرگ مسافربری توسط پیل های سوختی نیست، اما بررسی پتانسیل کاربرد این فن آوری و دیگر منابع انرژی و سوختهای جایگزین پایدار برای بهبود عملکرد دوستدار محیط زیست صنایع هواپیما را ادامه می دهد

پیل سوختی به جای باتری
شرکت کانادایی Angstrom یک فناوری جدید پیل سوختی ارائه کرده است که می تواند جایگزین باتری های فعلی در تلفن های همراه شود.
این فن آوری بدون نیاز به تغییر ابعاد خارجی می تواند در تلفن های همراه به کار گرفته شود و با اینکه در 10 دقیقه شارژ می شود، تا 2 برابر باتری های معمولی دوام دارد. در فن آوری این پیل سوختی مینیاتوری از گاز هیدروژن در هیبریدهای فلزی و اکسیژن هوا برای تولید جریان الکتریکی استفاده می شود.
در فن آوری پیل سوختی باید سطح تماس بزرگی در حجم کوچکی پیاده سازی شود که این کار مهم ترین بخش آن است و در فن آوری جدید این عمل با استفاده از توپولوژی ریز ساختار (microstructure) که مختص این شرکت است انجام شده است. این پیل قرار است در گوشی های تلفن همراه موتورولا به کار گرفته شود.
سازمان انرژی های نو ایران در چهارچوب سند راهبرد ملی توسعه فن آوری پیل سوختی و سیاست های کمیته ی راهبری پیل سوختی از پایان نامه های کارشناسی ارشد و دکترا در زمینه ی فن آوری های هیدروژن و پیل سوختی حمایت های مالی به عمل می آورد. اولویت های تحقیقاتی مربوطه به قرار ذیل می باشد:
تسلط بر فن آوری طراحی و ساخت اجزای پیل سوختی پلیمری شامل :
1. پودر کاتالیست
2. لایه ی نفوذ گازی( GDL )
3. الکتروکاتالیست
4. غشای پلیمری تبادل یونی ( PEMFC )
5. غشای پلیمری تبادل یونی ( DMFC )
6. مجموعه ی غشاء-الکترود ( MEA)
7. صفحات انتهایی
8. صفحات دو قطبی
9. مواد آب بندی
10. سیستم رطوبت دهی (Humidifier)
11. مدل سازی
پیل سوختی اکسید جامد شامل :
1. صفحات اتصال دهنده (interconnector) سرامیکی به منظور اتصال سل ها در پیل سوختی اکسید جامد
2. صفحات اتصال دهنده (interconnector) فلزی به منظور اتصال سل ها در پیل سوختی اکسید جامد
3. مواد آب بندی (sealing) پیل سوختی اکسید جامد
4. مدل سازی

ذخیره سازی سوخت شامل:
1. مخزن ذخیره هیدروژن فشار بالا
2. مخزن ذخیره هیدروژن از نوع هیدرید فلزی
3. مخزن ذخیره هیدروژن با استفاده از نانو لوله های کربنی

تولید هیدروژن شامل:
1. مبدل میکرو کانال برای تولید هیدروژن به صورت on-board
2. مبدل حرارتی پیش کرمگن میکروکانال
3. راکتورهای میکرو کانال (Reformer, WGS)
4. PSA جهت تخلیص هیدروژن
5. دستگاه تزریق هیدروژن به خودرو (Dispenser)
6. مبدل گاز طبیعی به هیدروژن به منظور استفاده در بخش خانگی و تجاری
7. مدل سازی

24

3