مقدمه

سوخت های فسیلی منابع انرژی رو به زوالی هستند که جامعه روبه توسعه انسانی را در آینده ای نه چندان دور دچار کمبودسوخت می سازد. با رشد سریع جمعیت و رسیدن آن به مرز 10 میلیار نفر تا 50 سال دیگر نیاز به منابع پایان پذیر سوخت افزایش خواهد یافت. از طرفی وسعت آلودگی ناشی از سوخت های فسیلی  در کره خاکی را دچار مشکل ساخته است. در این ارتباط شاهد قوانین سخت زیست محیطی و تخصیص  بارهایی

برای تحقیق در زمینه بهره برداری از انرژی های نو بوده ایم. به هر ترتیب ضرورت انتخاب جایگزین مناسب، ارزان قیمت و تمیز برای سوخت های فسیلی آشکار است. از جمله انرژی الکتریکی تولید شده به وسیله پیل های سوختی است، که به دلیل بازدهی بسیا    ر بالا و عدم آلایندگی محیط زیست ونیز مصرف هیدروژن به عنوان سوخت، در حال حاضر راه حل مناسبی جهت عبور از تنگنای انرژی و آلودگی محیط زیست می باشد (گاز هیدروژن را می توان از منابع انرژی تجدید پذیر و تجدید ناپذیر بدست آورد، امروزه اقتصادی ترین روش تولید هیدروژن استفاده از گاز طبیعی است). پیل های سوختی بسیار کمتر از سوخت های فسیلی باعث آلودگی هوا می شوند، چون تنها خروجی آنها آب خالص است (در صورتی که از متانول به عنوان سوخت استفاده شود، آلاینده های خروجی مقدار بسیار ناچیزی منوکسیدکربن و اکسیدهای نیتروژن هستند که در حین تبدیل سوخت حاصل می شوند).      بازدهی پیل های سوختی حدود سه برابر موتورهای احتراق داخلی است (بازدهی پیل سوختی 40 تا 60 درصد است. در حالی که بازدهی خودروهای دارای موتور احتراق داخلی، کمتر از 17 درصد می باشد). پیل های سوختی دارای قسمت یا قسمت های متحرک نیس نتد. بنابراین به تعمیر یا تعویض قطعات احتیاج ندارند. صدای ناشی از کار پیل های سوختی بسیار کمتر از صدای موتور خودروهای احتراق داخلی است و احتمال انتقال پیل های سوختی از یک خودرو از کار افتاده به خودرو دیگر وجود دارد.ابعاد استفاده از پیل های سوختی بسیار گسترده است. به عنوان مثال می توان از آنها در زیر دریایی ها ، سفینه های فضایی، کشتی ها، هواپیماها و … استفاده کرد و یا آنها را در خودروها اعم از اتوبوس ها، کامیون ها ،مینی بوس و سواری ها بکار برد. در مناطق دور افتاده که امکان استفاده از شبکه برق سراسری وجود ند       ارد (روستاها) می توان از آنها به مثابه نیروگاه استفاده کرد. همچنین می توانند منبع تأمین نیروی برق برای مناطق حساسی نظیر بانک ها، مراکز معاملات سهام، بیمارستان ها و مراکز رایانه ای باشند.

فهرست مطالب

 

چکیده……………………………………………………………………1

مقدمه ………………………………………………………………….. 2

برای دانلود رایگان قسمت های بیشتراز فایل به انتهای مطلب مراجعه کنید

فصل اول : کلیات

پیل سوختی دستگاهی است الکتروشیمیایی که انرژی شیمیایی حاصل از یک واکنش شیمیایی را به انرژی الکتریکی مفید تبدیل می کند. تبدیل انرژی در پیل سوختی تبدیل مستقیم انرژی شیمیایی به انرژی الکتریکی است.عملکرد پیل سوختی مانند باتری نیست که انرژی را ذخیره کند، بلکه در پیل سوختی حالتی از انرژی به حالت دیگر تبدیل می شود. به طوری که در این تبدیل مواد داخل پیل مصرف نمی شوند   . همچنین چگالی انرژی باتری کمتر از پیل سوختی است و فرآیند شارژ نمودن باتری بسیار پیچیده تر از پر کزدن تانک سوخت پیل سوختی می باشد. در باتری ها بعد از چندین بار شارژ شدن توان تبدیلات الکتروشیمیایی کاه ش می یابد  ،حال آنکه در پیل های سوختی چنین محدودیتی وجود ندارد، به عنوان مثال توده پیل های سوختی کار کرده در یک خودرو قابل انتقال به خودرو جدید می باشد.انواع پیل های سوختیبا توجه به اینکه الکترولیت، تعیین  کننده خواص اصلی پیل سوختی بویژه دمای عملکرد آن اس ت به طورمعمول تقسیم بندی پیل های سوختی بر حسب نوع الکترولیت آنها انجام می گیرد. این تقسیم بندی به شرح زیر است:

  1. پیل های سوختی پلیمری (P ٠PF(PEFCs[1] یا پیل های سوختی مبادله کننده پروتون         (P                                          P١F(PEMFCs[2] (دمای

عملکرد 70 تا PoCP90 )

  1. پیل های سوختی قلیایی (P ٢FP(AFCs[3] (دمای عملکرد 60 تا PoCP90 )
  2. پیل های سوختی اسید فسفریک (P ٣FP(PAFCs[4] (دمای عملکرد 150 تا PoCP200 )
  3. پیل های سوختی کربنات مذاب (P ۴FP(MCFCs[5] (دمای عملکرد 550 تا PoCP700 )
  4. پیل های سوختی اکسید جامد (P ۵FP(SOFCs[6] (دمای عملکرد 800 تا PoCP1000 )
  5. پیل های سوختی بیولوژیکی

°1-1)تعریف پیل های سوختی……………………….. 9

°1-2)انواع پیل های سوختی ……………………….. 10

°1-3)پیل های سوختی پلیمری ………………………. 11

فصل دوم :

است افده از میکروارگانیسم ها در پیل هاى سوختى بیولوژیکى مشکل استفاده از آنزیم های اختصاصى را برطرف نموده و به این ترتیب مواد ارزان تری براى ساخت این پیل ها به کار گرفته خواهد شد. میکروارگانیسم ها به چهار طریق تولید انرژی الکتریکى مى کنند.

  • میکروارگانیسم ها به واسطه تخمیر یا متابولیسم، مواد فعال الکتروشیمیایى تولید مى کنند. به منظور تولید انرژى، سوخت ها در راکتورهاى مجزا تولید شده، سپس به آندیک پیل سوختى مرسوم فرستا ده مىشوند. بنابراین، در این روش بیوراکتور میکروبیال جدا از پیل سوختى نگهداری مى شود.
  • در دومین شیوه، فرایند تخمیر میکروبیولوژیکى در قسمت آند پیل سوختى تولید کننده ، مستقیماً

انرژى الکتریکى است.

  • در روش سوم، عوامل واسطه ای انتقال الکترون، بین بیوکاتالیست میکروبیال و الکترود وارد عمل مى شوند. مولکول هاى واسطه الکترون ها از زنجیره انتقال الکترون بیولوژیکى ذپیرفته و آنها رابه آند پیل سوختى بیولوژیکى انتقال میدهند.
  • در روش آمر، باکترى های کاهش فلزى که داراى کیتوکروم هایى در بیرونى ترین غشای خود هستند

عامل ایجاد جریان الکتریسیته در سطح الکترودهای سوختى بیولوژیکى بدون واسطه هستند.سیستم هاى میکروبیال با تولید هیدروژن به عنوان سوخت برای پیل هاى شیمیایى کار مى کنند: از جمله باکترى ها و جلبک های شناخته شده که تحت شرایط بى هوازى تولید هیدروژن مى کنند عبارتند از         :چریچیاکولى، انتروباکترایروجنس، باتریکیوم کلوستریدیوم، استوبوتیلیکوم، کلوستریدیدیوم پرفرینجنس.     مؤثرترین میکروارگانیسم جهت تولید هیدروژن باتریکیوم مى باشد      . کولى و انتروباکتر ایروجنس دو میکروارگانیسمى هستند که توانایى تولید هیدروژن از گلوکز و لاکتوز، هم در شرایط بى هوازی و هم به صورت تخمیر را دارند. تبدیل کربوهیدرات به هیدروژن توسط یک سیستم مولتى آنزیم قابل انجام مى باشد. در مورد باکتری این تبدیل شامل تبدیل گلوکز به 3 مول NADH مى باشد، که فرم کاهش یافته کوآنزیم   1 یعنى B-نیکوتین آمید آدنین  دینوسلوتید از ویتامین نیاسین مى باشد و نیز شامل تبدیل گلوکز به 3 مول پیروات بر اساس روش ام دن- میرهاف مى باشد.    سپس پیروات در اثر اکسیداسیون توسط یک عامل اکسنده به نام فریدوکسین تولید استیل     COA،COR2R وفریدوکسین کاهش یافته مى کند. فریدوکسین کاهیده شده توسط هیدروژن احیا مى شود. به طور کلى نتیجهماجرا تولید 3 مول هیدروژن از 1 مول گلوکز در شرایط ایده آل مى باشد که در زیر نشان داده شده است. در عمل اگر چه حاصل هیدروژن فقط در حدو د 35 درصد است، اما بهبود تولید هیدروژن با استفاده از تکنیکهاى مهندسى ژنتیک و استفاده از باکتری هاى هیدروژن ساز جدید دور از دسترس نیست.یک پیل سوختى اکسیژن / هیدروژن شامل یک آند از جنس پلاتینیوم- سیاه- میکل و یک کاتد از جنسپالادیوم- سیاه- نیکل مى باشد که به وسیله یک غشاء نایلونى از هم جدا شده اند. این پیل د ر دمای اتاق کارمى کند و به یک بیوراکتور تولید هیدروژن متصل مى باشد. شدت جریان و ولتاژ خروجى از این پیل بستگى بهسرعت تولید هیدروژن در دستگاه تخمیر د ارد. هب عنوان نمونه یک جریان هیدروژن با دبى ml/min40 ولتاژمدار بازى به میزان V0.25 و چگالى جریان مدار کوتاهى به میزان ma/cm2P P40 حاصل مى نماید     . یک پیلسوختى بیولوژیکى تحت شرایط یکنواخت براى یک هفته کار کرده و جریان پیوسته اى بین 500 الی mA550تولید می کند. در یک بیوراکتور تثبیت بیوکاتالیست از اهمیت بالایى برخوردار است. د ر پیل سوختى بیولوژیکى همان طورکه در بالا توضیح داده شد تثبیت باکترى تولید کننده هیدروژن یعنى باتیریکیوم حائز اهمیت است نسبت به سیستم غیر ثابت هیدروژنه در مرحله تثبیت بایستى که میکروارگانیسم ها وتسط قاب پلیمرى پلى اکریلامید ،

2-1) انواع پیل های سوختی بیولوژیکی…………….. 26

2-2) ملوکول های واسطه…………………………. 30

3-2 ) واسطه ها مى توانند به سه طریق با میکروارگانیسم جفت شوند.………………………32

4-2 ) پیل های سوختی آنزیمی ……………………………………………………………………. 34

منابع ومراجع ……………………………………………………………………………………………   37



مقطع کارشناسی ارشد

بلافاصاله بعد از پرداخت به ایمیلی که در مرحله بعد وارد میکنید ارسال میشود.


فایل pdf غیر قابل ویرایش

قیمت25000تومان

 

فایل pdf همراه با فایل word

قیمت35000تومان