هیدروژن و پیل سوختی – گامی به سوی هوای پاک
در شرایط خاص، برخی جلبک‌های سبز میکروسکوپی در تابستان با استفاده از نور خورشید الکتریسیته تولید می‌کنند. یک ایده جالب تولید میزان کافی الکتریسیته خورشیدی در تابستان برای الکترولیز آب و تولید هیدروژن است. این هیدروژن می‌تواند در یک پیل سوختی به الکتریسیته تبدیل شود و انرژی مورد نیاز در زمستان را تامین کند. سپس این چرخه تکرار می‌شود. برای نمونه، خانه‌ای در آلمان مبتنی به انرژی خورشیدی (self-reliant solar energy house) ساخته شده است. این خانه بدون اتصال به شبکه برق، تمام برق مورد نیاز خود را تامین می‌کند.
در جدول زیر مزایا و معایب سوخت دیزل، پیل سوختی و باتری‌های الکتریکی را مشاهده می‌کنید.
| ویژگی | سوخت دیزل | پیل سوختی | باتری‌های الکتریکی |
| تولید گازهای گلخانه‌ای | × | ٭ | ٭ |
| مسافت‌های طولانی | ٭ | ٭ | × |
| سوخت‌گیری سریع | ٭ | ٭ | × |
| تاثیر کم از شرایط اقلیمی | ٭ | ٭ | × |
| قابلیت استفاده در تمام خودروها | ٭ | ٭ | × |
| بازده بالا | ٭ | ٭ | ٭ |
| گشتاور ثابت | × | ٭ | ٭ |
| بدون آلودگی صوتی | × | ٭ | ٭ |
| منابع داخلی سوخت | × | ٭ | ٭ |
طراحی پیل سوختی
پیل‌های سوختی تجهیزات الکتروشیمیایی (electro chemical devices) هستند. این تجهیزات با ترکیب هیدروژن و اکسیژن از طریق ایجاد یک بار الکتریکی در راستای یک غشاء، برق تولید می‌کند. این تجهیز بدون داشتن قطعه‌ی دوار، با نرخ ثابت و پایدار الکتریسیته تولید می‌کند. سیستم پیل سوختی با امکان تبدیل سوخت (fuel reformer) می‌تواند، از انواع دیگر سوخت مانند گازوئیل، گاز طبیعی یا متانول استفاده کند. البته گاز طبیعی بیشتر از نفت در زمین وجود دارد. تاکنون از گاز طبیعی به شکل محدودی استفاده شده است. احتمالا گاز طبیعی در قرن ۲۱، بیشتر از دیگر سوختها مورد استفاده قرار گیرد. این سوخت می‌تواند به عنوان پلی برای تولید هیدروژن تا زمانی که تولید هیدروژن از آب مقرون به صرفه گردد، در نظر گرفته شود.
آینده پیل‌های سوختی
در برنامه‌های فضایی، هیدروژن تمام الکتریسیته مورد نیاز یک سفینه فضایی را تامین می‌کند. در نتیجه سوزاندن هیدروژن، آب آشامیدنی مورد نیاز فضانوردان تهیه می‌شود. کاربرد آینده‌ی نزدیک پیل سوختی، استفاده از این فناوری برای تولید الکتریسیته در خودروهای هیبریدی (hybrid) است. پیل سوختی می‌تواند دائما الکتریسیته مورد نیاز موتور خودرو را تامین کند. هیدرژون به علت داشتن شدت انرژی (energy density) زیاد، برای مسافت‌های طولانی مناسب است. در همین حال، باتری الکتریکی شدت توان (power density) مناسبی برای شتاب‌دهی به خودرو دارند. در یک خودروی هیبرید، از هر دو فناوری استفاده می‌شود.
اگر به مباحثی از این قبیل علاقه‌مند هستید، آموزش‌های زیر برای شما مفید به نظر می‌رسد:
- آموزش مقدمه‌ای بر زیست سوختها
- آموزش پیل‌های سوختی -- مفاهیم و ساختار
- آموزش مقدماتی کنترل فرآیندهای مهندسی شیمی
::.
مطالب مجله فرادرس را در جستجوی گوگل سریع‌تر ببینید
