دانلود مقالات ISI درباره پیل سوختی متانولی مستقیم + ترجمه فارسی

در دهه های اخیر مهمترین پیشرفت در بین انواع پیل های سوختی، روی پیل سوختی پلیمری صورت گرفته است. تکنولوژی موجود، بدلیل هزینه های بالای تولید و ذخیره سازی هیدروژن قیمت بالایی دارد. برای تجاری سازی آن پیل های سوختی باید شامل سیستم روشن- خاموش شدن سریع، چگالی انرژی بالا، راندمان بالای سوخت و ذخیره ایمن و ارزان سوخت باشد. به دلایل فوق، پیل های سوختی متانولی مستقیم رشد یافته‌اند. الکترولیت به کار رفته در این نوع پیل، مانند پیل سوختی پلیمری، غشایی از جنس پلیمر بیشتر پرفلوروسولفونیک اسید می باشد. الکترودها با پایه کربنی ساخته می شوند که در لایه کاتالیستی کاتد از پلاتین استفاده می شود. سوخت محلول متانول وارد محفظه آند شده و پس از نفوذ از لایه گازی، در سطح کاتالیست واکنش داده و طبق معامله یون هیدروژن و الکترون به همراه دی اکسید کربن تولید می شود. پیل‌سوختی متانولی یک فن‌آوری نوظهور است که در آینده بسیار نزدیک در تلفن‌های همراه و لب تاپ ها به تولید انبوه خواهد رسید. در اویل دهه 90 پیل‌سوختی متانولی بدلیل کارایی و چگالی قدرت پایین و سایر مشکلاتش هنوز مناسب نبود. بهبود در کاتالیست و دیگر پیشرفت‌های ایجاد شده در طی سال‌های اخیر، چگالی قدرت را 20 برابر افزایش داده و کارایی آن را به 40 % رسانیده است. میزان توان گرفته شده از این پیل‌سوختی در حدود mW/Cm2 400-200 است. انواع پیل سوختی پیل‌های سوختی را بر اساس نوع الکترولیتی که در آن به کار می‌رود، به پنج دسته طبقه‌بندی می‌کنند: 1. پیل‌های سوختی قلیایی (AFC) 2. پیل‌های سوختی کربنات مذاب (MCFC) 3. پیل‌های سوختی اسید فسفریک (PAFC) 4. پیل‌های سوختی اکسید جامد (SOFC) 5. پیل¬های سوختی غشاء مبادله کننده پروتون (PEMFC) 6. پیل سوختی متانولی (DMFC) پیل‌سوختی متانولی در واقع نوعی پیل‌سوختی پلیمری است با این تفاوت که در این پیل‌سوختی ساختار الکترودها با پیل‌سوختی پلیمری تا حدی متفاوت است و در این نوع پیل، متانول مایع به عنوان سوخت مصرف می‌شود. مشکل اصلی در مورد این پیل‌سوختی عبور متانول از غشاء پلیمری است. به همین دلیل تحقیقات برروی الکترولیت‌هایی که میزان عبوردهی کمتری دارند متمرکز شده است. در پیل‌سوختی متانولی یون هیدروژن (پروتون) حامل بار است. در آند متانول مایع با آب اکسید شده و دی اکسید کربن و یون هیدروژن تولید می‌کند. یون‌های هیدروژن از طریق الکترولیت و الکترون‌ها از طریق یک مدار خارجی که عامل ایجاد الکتریسته در سیستم است، به سمت کاتد حرکت می‌کنند. در کاتد یون‌های هیدروژن و الکترون‌ها با اکسیژن واکنش داده و آب تولید می‌شود که مقداری از این آب تولید شده جهت مصرف به سمت آند ارسال می‌گردد. این پیل‌ها در محدوده دمایی 50 تا 120 درجه سانتی گراد، آزمایش شده‌اند. این دمای کم کارکرد و عدم نیاز به مبدل سوخت، این پیل را نمونه خوبی برای کاربردهای کوچک و متوسط مثل تلفن‌های همراه و دیگر محصولات نظیر آن همچون مولد برق اتومبیل معرفی می‌کند. پیل‌های ‌‌سوختی متانولی می‌تواند 10 برابر باتری‌های پیشرفته انرژی الکتریکی در اختیار ما قرار دهند و نیاز به شارژ مجدد نخواهند داشت. فقط لازم است که کارتریج حاوی سوخت در این نوع پیل‌های ‌‌سوختی تعویض شود. دمای پائین این پیل‌ها سبب می‌گردد تا فرایند اکسیداسیون متانول به یون هیدروژن و دی‌اکسیدکربن نیازبه مقادیر بیشتری از کاتالیست و فعالیت بهتر آن داشته باشد و همین موضوع موجب گرانتر شدن این پیل‌ها می‌گردد. با توجه به اینکه متانول سمی است برخی شرکت‌ها به توسعه پیل‌های سوختی اتانولی نیز پرداخته‌اند. البته عملکرد پیل‌سوختی اتانولی نصف نوع متانولی است که انتظار می‌رود با ادامه تحقیقات کارایی آنها به هم نزیک شود. مزایای پیل‌های سوختی عبارتند از: • داشتن بازدهی بالا نسبت به وسایلی که از سوخت‌های شیمیایی معمول نظیر نفت و بنزین استفاده می‌کنند. • به دلیل وابسته نبودن به سوخت‌های فسیلی متداول نظیر بنزین و نفت، وابستگی و ناپایداری اقتصای را کاهش می‌دهند. • نصب پیل‌های سوختی نیروگاهی کوچک موجب کاهش شبکه توزیع و کاهش اتلاف انرژی می‌شود. • سازگاری با محیط زیست؛ چون تنها محصول جانبی ایجاد شده در پیل‌های سوختی آب است. • عدم آلودگی صوتی؛ از آنجایی‌که در پیل‌های سوختی اجزای متحرک وجود ندارد، این وسیله بسیار بی‌صدا و آرام است. • هزینه نصب کم و راه‌اندازی آسان • قابل تنظیم بودن زمان عملکرد با توجه به میزان سوخت • امکان استفاده از سوخت‌های گوناگون • به علت عدم وجود اجزای متحرک نگهداری از آنها بسیار ساده است. • برخی از این مولدها قابلیت تولید همزمان برق و حرارت را دارند.