دانلود مقالات ISI درباره سلول سوختی PEM + ترجمه فارسی

سلول سوختی PEM(به انگلیسی: PEM fuel cell) دارای غشاء پلیمری جامد هستند که در حال حاضر عمدتًا غشاء Nafion در این پیل سوختی بکار برده م ی شود و به شکل یک ورقه باریک منعطف است. این غشاء کوچک و سبک بوده و در دمای پایین کار می کند) دمای کارکرد بهینه در حدود ٨٥ درجه سانتیگراد است. (سایر الکترولیتهای جامد در دمای بالا کار می کنند. شکل زیر یک الکترولیت غشاء پروتون را به ما نشان می دهد. برای سرعت بخشیدن به واکنش، یک کاتالیست پلوتونیومی در دو سطح غشاء الکترولیت استفاده می شود که این کاتالیست موجب افزایش قیمت پیل سوختی م ی شود؛ اما بدلیل جامد بودن الکترولیت پیل سوختی وهمچنین انعطاف پذیر بودن این الکترولیت، امکان شکستن یا ترک خوردن در آن کم است و این مشخصه،پیل سوختیPEMرا برای کاربردهای خانگی و کاربردهای حمل و نقلی مناسب می کند. الکترولیت در این نوع از سلول های سوختی به صورت یک غشاء تبادل یون است که هادی بسیار خوب پروتون می باشد. تنها مایع موجود در این نوع سلول های سوختی آب است، بنابراین مسائل مربوط به خوردگی شیمیایی بسیار محدود است. معمولا از الکترودهای کربنی با الکتروکاتالیست های پلاتینی در آند و کاتد استفاده می شود و در کنار آن ها، اتصالات داخلی کربنی یا فلزی به کار گرفته می شود. اجزاء معمول در یک تک سلول نوع PEM عبارتند از: • پلیت های انتهایی • می(MEA) • پلیت های هدایت کننده جریان • پلیت های کلکتور جریان • لایه های درزگیر طرز کار یک سلول سوختی نوع PEM: گاز هیدروژن پس از ورود به سلول سوختی، در تماس با آند به اتم های هیدروژن(2H+) و الکترون های آزاد(2e-) تجزیه می شود. ساختار MEA به گونه ای است که اجازه عبور الکترون ها را نمی دهد، در حالیکه هادی بسیار خوبی برای پروتون می باشد. به همین دلیل الکترون های آزاد مجبور به عبور از آند و کاتد و تولید جریان الکتریکی می شوند. اتم های هیدروژن(پروتون ها) با عبور از MEA و برخورد با اتم های اکسیژن در قسمت کاتد، تشکیل ملکول های آب می دهند و از سلول سوختی خارج می شوند. در پیل سوختی نوعPEMاتمهای هیدروژن در آند یونیزه می شوند و الکترونهای آنها جدا می شود. یونهای هیدروژن که شامل بار مثبت هستند، به سطح غشاء خلل دار نفوذ می کند و بسمت کاتد می روند؛ الکترونهای جدا شده نمی توانند از این غشاء عبور کنند و از یک مدار خارجی عبور می کنند و موجب تولید برق می شوند. در کاتد الکترونها، پروتونهای هیدروژن و اکسیژن موجود در هوا با هم ترکیب می شوند و آب را تشکیل می دهند. پیل سوختی PEM نیازمند هیدروژن خالص است؛ بنابراین باید از یک رفورمر در خارج از پیل سوختی استفاده کنیم تا احتمال بوجود آمدن CO و در نتیجه مسمومیت کاتالیست را کاهش دهیم مزایا: • دمای پایین و شروع بکار سریع • عدم حساسیت به دی اکسیدکربن • امکان استفاده از گازهای مشتق از هیدروکربن بعنوان سوخت معایب: • حساسیت به مونواکسید کربن • بکارگیری فلزات کمیاب در ساختمان پیل • پیچیده بودن سیستم مدیریت آب در مجموعه غشاء و الکترود طرز کار یک سلول سوختی نوع PEM: گاز هیدروژن پس از ورود به سلول سوختی، در تماس با آند به اتم های هیدروژن(2H+) و الکترون های آزاد(2e-) تجزیه می شود. ساختار MEA به گونه ای است که اجازه عبور الکترون ها را نمی دهد، در حالیکه هادی بسیار خوبی برای پروتون می باشد. به همین دلیل الکترون های آزاد مجبور به عبور از آند و کاتد و تولید جریان الکتریکی می شوند. اتم های هیدروژن(پروتون ها) با عبور از MEA و برخورد با اتم های اکسیژن در قسمت کاتد، تشکیل ملکول های آب می دهند و از سلول سوختی خارج می شوند.