محمدرضا اشرف خراسانی

بحران انرژی یکی ازموضوعاتی است که به شدت مورد توجه جوامع امروزی می باشد. سوختهای فسیلی که تاکنون تامین کننده بخش عمده ای از انرژی مورد نیاز بشر بوده اند، منابعی رو به زوال هستند. از طرفی، سیستمهای مصرف کننده این سوختها دارای بازده پایینی می باشند. این سیستمها، علاوه بر اتلاف منابع سوختی، از مهمترین منابع آلوده کننده محیط زیست نیز محسوب می شوند. از این رو، استفاده از انرژیهای نو و سیستمهای تبدیل انرژی با بازده بالا و آلودگی کم همانند پیل سوختی، بسیار لازم و ضروری است. در این تحقیق نوع کاربرد نیروگاهی و ایستگاهی پیلهای سوختی و همچنین میزان توسعه این منبع انرژی پاک در کشورهای توسعه یافته مورد بررسی قرار گرفته است. هرچند در ساخت واحدهای نیروگاهی و ایستگاهی پیل سوختی از انواع مختلف پیل سوختی استفاده می گردد ولی پیل سوختی کربنات مذاب (MCFC) بیشترین کاربرد را در این زمینه دارد. در این مقاله، همچنین سیستم پیل سوختی 5 کیلووات طراحی و ساخته شده در مرکز تحقیقات مهندسی اصفهان معرفی شده و در مورد بخشهای مختلف گازرسانی، خنک ساز، ایمنی و مدارهای کنترل آن توضیح داده شده است. همچنین، مشخصات ولتاژ، جریان این سیستم پیل سوختی پلیمری در نمودار قطبش(پلاریزاسیون) آن نشان داده شده است. ولتاژ DC این سیستم به وسیله مبدلهای مخصوص به برق AC 220 ولت تک-فاز با توان خالص 5 کیلووات تبدیل می شود. خروجی این سیستم منبع تامین کننده برق یک سوله آزمایشگاهی

در تحقیق حاضر، عملکرد یک استک پیل سوختی پلیمری پس از 900 ساعت کار مورد ارزیابی قرار گرفته است. در این تحقیق ضمن تشخیص افت ولتاژ این استک، دلایل این افت بررسی گردیده است. مهمترین دلیل افت ولتاژ این استک، افت تدریجی کیفیت مجموعه غشاء الکترود در طول کارکرد استک تشخیص داده شد. بررسی دقیق مجموعه غشاء الکترود مبین ایجاد ترکهای میکروسکوپی، سوراخ و پارگی در بعضی از نقاط غشاء بود. این بررسی نشان داد که علت ایجاد ترکهای میکروسکوپی، عدم یکنواختی فشار، تمرکز تنش و کشیدگی غشاء به خصوص در لبه شیارهای مربوط به شبکه توزیع جریان گاز در ناحیه مرزی سطح موثر بود. عامل دیگر پایین بودن عملکرد استک، مقاومت تماسی زیاد بین سطوح مختلف لایه های استک و از جمله غشاء بود. مهمترین عامل مقاومت تماسی بین سطوح، فاصله بیش از حد اجزا و همچنین عدم یکنواختی فاصله بین سطوح مختلف استک می باشد. برای رفع این اشکال واشرهای آب بندی گاز بازبینی و با دستگاه ضخامت سنج دقیق اندازه گیری گردیدند. در نتیجه مشخص گردیدکه میزان و تولرانس ضخامت واشرها با توجه به میزان سختی واشرها باید بهینه سازی گردند. لذا پس از اصلاح این واشرها و مقایسه و تایید عملکرد آنها به وسیله تست ( Electrochemical Impedance Spectrometry ) EIS و با استفاده ازصفحات حساس به فشار، بهترین میزان ضخامت برای واشر مشخص شد. نتیجه تست EIS استک با واشر آب بندی بهینه سازی شده نشان داد که با کاهش مقاومت تماسی بین لایه های مختلف استک در ناحیه سطح موثر غشاء، عملکرد استک بهبود پیدا کرده است.