مقدمه

سوخت هاي فسيلي منابع انرژي رو به زوالي هستند كه جامعه روبه توسعه انساني را در آينده اي نه چندان دور دچار كمبودسوخت مي سازد. با رشد سريع جمعيت و رسيدن آن به مرز 10 ميليار نفر تا 50 سال ديگر نياز به منابع پايان پذير سوخت افزايش خواهد يافت. از طرفي وسعت آلودگي ناشي از سوخت هاي فسيلي  در كره خاكي را دچار مشكل ساخته است. در اين ارتباط شاهد قوانين سخت زيست محيطي و تخصيص  بارهايي

براي تحقيق در زمينه بهره برداري از انرژي هاي نو بوده ايم. به هر ترتيب ضرورت انتخاب جايگزين مناسب، ارزان قيمت و تميز براي سوخت هاي فسيلي آشكار است. از جمله انرژي الكتريكي توليد شده به وسيله پيل هاي سوختي است، كه به دليل بازدهي بسيا    ر بالا و عدم آلايندگي محيط زيست ونيز مصرف هيدروژن به عنوان سوخت، در حال حاضر راه حل مناسبي جهت عبور از تنگناي انرژي و آلودگي محيط زيست مي باشد (گاز هيدروژن را مي توان از منابع انرژي تجديد پذير و تجديد ناپذير بدست آورد، امروزه اقتصادي ترين روش توليد هيدروژن استفاده از گاز طبيعي است). پيل هاي سوختي بسيار كمتر از سوخت هاي فسيلي باعث آلودگي هوا مي شوند، چون تنها خروجي آنها آب خالص است (در صورتي كه از متانول به عنوان سوخت استفاده شود، آلاينده هاي خروجي مقدار بسيار ناچيزي منوكسيدكربن و اكسيدهاي نيتروژن هستند كه در حين تبديل سوخت حاصل مي شوند).      بازدهي پيل هاي سوختي حدود سه برابر موتورهاي احتراق داخلي است (بازدهي پيل سوختي 40 تا 60 درصد است. در حالي كه بازدهي خودروهاي داراي موتور احتراق داخلي، كمتر از 17 درصد مي باشد). پيل هاي سوختي داراي قسمت يا قسمت هاي متحرك نيس نتد. بنابراين به تعمير يا تعويض قطعات احتياج ندارند. صداي ناشي از كار پيل هاي سوختي بسيار كمتر از صداي موتور خودروهاي احتراق داخلي است و احتمال انتقال پيل هاي سوختي از يك خودرو از كار افتاده به خودرو ديگر وجود دارد.ابعاد استفاده از پيل هاي سوختي بسيار گسترده است. به عنوان مثال مي توان از آنها در زير دريايي ها ، سفينه هاي فضايي، كشتي ها، هواپيماها و … استفاده كرد و يا آنها را در خودروها اعم از اتوبوس ها، كاميون ها ،ميني بوس و سواري ها بكار برد. در مناطق دور افتاده كه امكان استفاده از شبكه برق سراسري وجود ند       ارد (روستاها) مي توان از آنها به مثابه نيروگاه استفاده كرد. همچنين مي توانند منبع تأمين نيروي برق براي مناطق حساسي نظير بانك ها، مراكز معاملات سهام، بيمارستان ها و مراكز رايانه اي باشند.

فهرست مطالب

 

چكيده……………………………………………………………………1

مقدمه ………………………………………………………………….. 2

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

فصل اول : كليات

پيل سوختي دستگاهي است الكتروشيميايي كه انرژي شيميايي حاصل از يك واكنش شيميايي را به انرژي الكتريكي مفيد تبديل مي كند. تبديل انرژي در پيل سوختي تبديل مستقيم انرژي شيميايي به انرژي الكتريكي است.عملكرد پيل سوختي مانند باتري نيست كه انرژي را ذخيره كند، بلكه در پيل سوختي حالتي از انرژي به حالت ديگر تبديل مي شود. به طوري كه در اين تبديل مواد داخل پيل مصرف نمي شوند   . همچنين چگالي انرژي باتري كمتر از پيل سوختي است و فرآيند شارژ نمودن باتري بسيار پيچيده تر از پر كزدن تانك سوخت پيل سوختي مي باشد. در باتري ها بعد از چندين بار شارژ شدن توان تبديلات الكتروشيميايي كاه ش مي يابد  ،حال آنكه در پيل هاي سوختي چنين محدوديتي وجود ندارد، به عنوان مثال توده پيل هاي سوختي كار كرده در يك خودرو قابل انتقال به خودرو جديد مي باشد.انواع پيل هاي سوختيبا توجه به اينكه الكتروليت، تعيين  کننده خواص اصلي پيل سوختي بويژه دماي عملكرد آن اس ت به طورمعمول تقسيم بندي پيل هاي سوختي بر حسب نوع الكتروليت آنها انجام مي گيرد. اين تقسيم بندي به شرح زير است:

  1. پيل هاي سوختي پليمري (P ٠PF(PEFCs[1] يا پيل هاي سوختي مبادله كننده پروتون         (P                                          P١F(PEMFCs[2] (دماي

عملكرد 70 تا PoCP90 )

  1. پيل هاي سوختي قليايي (P ٢FP(AFCs[3] (دماي عملكرد 60 تا PoCP90 )
  2. پيل هاي سوختي اسيد فسفريك (P ٣FP(PAFCs[4] (دماي عملكرد 150 تا PoCP200 )
  3. پيل هاي سوختي كربنات مذاب (P ۴FP(MCFCs[5] (دماي عملكرد 550 تا PoCP700 )
  4. پيل هاي سوختي اكسيد جامد (P ۵FP(SOFCs[6] (دماي عملكرد 800 تا PoCP1000 )
  5. پيل هاي سوختي بيولوژيكي

°1-1)تعريف پيل هاي سوختي……………………….. 9

°1-2)انواع پيل هاي سوختي ……………………….. 10

°1-3)پيل هاي سوختي پليمري ………………………. 11

فصل دوم :

است افده از ميكروارگانيسم ها در پيل هاى سوختى بيولوژيكى مشكل استفاده از آنزيم هاي اختصاصى را برطرف نموده و به اين ترتيب مواد ارزان تري براى ساخت اين پيل ها به كار گرفته خواهد شد. ميكروارگانيسم ها به چهار طريق توليد انرژي الكتريكى مى كنند.

  • ميكروارگانيسم ها به واسطه تخمير يا متابوليسم، مواد فعال الكتروشيميايى توليد مى كنند. به منظور توليد انرژى، سوخت ها در راكتورهاى مجزا توليد شده، سپس به آنديك پيل سوختى مرسوم فرستا ده مىشوند. بنابراين، در اين روش بيوراكتور ميكروبيال جدا از پيل سوختى نگهداري مى شود.
  • در دومين شيوه، فرايند تخمير ميكروبيولوژيكى در قسمت آند پيل سوختى توليد كننده ، مستقيماً

انرژى الكتريكى است.

  • در روش سوم، عوامل واسطه اي انتقال الكترون، بين بيوكاتاليست ميكروبيال و الكترود وارد عمل مى شوند. مولكول هاى واسطه الكترون ها از زنجيره انتقال الكترون بيولوژيكى ذپيرفته و آنها رابه آند پيل سوختى بيولوژيكى انتقال ميدهند.
  • در روش آمر، باكترى هاي كاهش فلزى كه داراى كيتوكروم هايى در بيرونى ترين غشاي خود هستند

عامل ايجاد جريان الكتريسيته در سطح الكترودهاي سوختى بيولوژيكى بدون واسطه هستند.سيستم هاى ميكروبيال با توليد هيدروژن به عنوان سوخت براي پيل هاى شيميايى كار مى كنند: از جمله باكترى ها و جلبك هاي شناخته شده كه تحت شرايط بى هوازى توليد هيدروژن مى كنند عبارتند از         :چريچياكولى، انتروباكترايروجنس، باتريكيوم كلوستريديوم، استوبوتيليكوم، كلوستريديديوم پرفرينجنس.     مؤثرترين ميكروارگانيسم جهت توليد هيدروژن باتريكيوم مى باشد      . كولى و انتروباكتر ايروجنس دو ميكروارگانيسمى هستند كه توانايى توليد هيدروژن از گلوكز و لاكتوز، هم در شرايط بى هوازي و هم به صورت تخمير را دارند. تبديل كربوهيدرات به هيدروژن توسط يك سيستم مولتى آنزيم قابل انجام مى باشد. در مورد باكتري اين تبديل شامل تبديل گلوكز به 3 مول NADH مى باشد، كه فرم كاهش يافته كوآنزيم   1 يعنى B-نيكوتين آميد آدنين  دينوسلوتيد از ويتامين نياسين مى باشد و نيز شامل تبديل گلوكز به 3 مول پيروات بر اساس روش ام دن- ميرهاف مى باشد.    سپس پيروات در اثر اكسيداسيون توسط يك عامل اكسنده به نام فريدوكسين توليد استيل     COA،COR2R وفريدوكسين كاهش يافته مى كند. فريدوكسين كاهيده شده توسط هيدروژن احيا مى شود. به طور كلى نتيجهماجرا توليد 3 مول هيدروژن از 1 مول گلوكز در شرايط ايده آل مى باشد كه در زير نشان داده شده است. در عمل اگر چه حاصل هيدروژن فقط در حدو د 35 درصد است، اما بهبود توليد هيدروژن با استفاده از تكنيكهاى مهندسى ژنتيك و استفاده از باكتري هاى هيدروژن ساز جديد دور از دسترس نيست.يك پيل سوختى اكسيژن / هيدروژن شامل يك آند از جنس پلاتينيوم- سياه- ميكل و يك كاتد از جنسپالاديوم- سياه- نيكل مى باشد كه به وسيله يك غشاء نايلونى از هم جدا شده اند. اين پيل د ر دماي اتاق كارمى كند و به يك بيوراكتور توليد هيدروژن متصل مى باشد. شدت جريان و ولتاژ خروجى از اين پيل بستگى بهسرعت توليد هيدروژن در دستگاه تخمير د ارد. هب عنوان نمونه يك جريان هيدروژن با دبى ml/min40 ولتاژمدار بازى به ميزان V0.25 و چگالى جريان مدار كوتاهى به ميزان ma/cm2P P40 حاصل مى نمايد     . يك پيلسوختى بيولوژيكى تحت شرايط يكنواخت براى يك هفته كار كرده و جريان پيوسته اى بين 500 الي mA550توليد مي كند. در يك بيوراكتور تثبيت بيوكاتاليست از اهميت بالايى برخوردار است. د ر پيل سوختى بيولوژيكى همان طوركه در بالا توضيح داده شد تثبيت باكترى توليد كننده هيدروژن يعنى باتيريكيوم حائز اهميت است نسبت به سيستم غير ثابت هيدروژنه در مرحله تثبيت بايستى كه ميكروارگانيسم ها وتسط قاب پليمرى پلى اكريلاميد ،

2-1) انواع پيل هاي سوختي بيولوژيكي…………….. 26

2-2) ملوكول هاي واسطه…………………………. 30

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

4-2 ) پيل هاي سوختي آنزيمي ……………………………………………………………………. 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