دانلود تحقیق انواع پیل ها و کاربرد آنها

اختصاصی از اس فایل دانلود تحقیق انواع پیل ها و کاربرد آنها دانلود با لینک مستقیم و پر سرعت .

 تحقیق انواع  پیل ها و کاربرد آنها در 18 صفحه با فرمت ورد شامل بخش های زیر می باشد:

مقدمه

طبقه بندی پیلهای حرارتی

پیلهای لیتیومی

آند

الکترولیت

کاتد

پیلهای کلسیومی

کاتد و الکترولیت

شیوه عملکرد

ساخت پیل

آزمایش پیل

جمع بندی

پیل سوختی

تولید هیدروژن در خودرو با استفاده از مبدل سوخت

بخش سوخت رسانی

  مبدل سوخت  

مبدل با سیستم بخار

پیلهای سوختی برای وسایل قابل حمل الکترونیکی

استفاده از پیل های سوختی در تامین انرژی ساختمان ها

پیل های خورشیدی فیلم نازک

  مقدمه

پیلهای حرارتی مهمترین جزء باتری حرارتی به شمار می‌آیند. باتریهای حرارتی ، باتریهایی هستند که بخاطر دارا بودن یک سری ویژگیهای منحصر به فرد ، برای استفاده در اهداف نظامی کاملا مناسب می‌باشند. در این مقاله پیلهای حرارتی معرفی و طبقه بندی می‌شوند. سپس اجزای پیلهای حرارتی شامل آند ، کاتد و الکترولیت این پیلها و مواد تشکیل دهنده آنها معرفی می‌شود. باتری حرارتی یک منبع تولید کننده جریان الکتریکی است که به علت دارا بودن چگالی جریان بالا و قابلیت اطمینان زیاد و عمر طولانی ، به منظور تأمین جریان الکتریکی مورد نیاز در سلاحهای نظامی بکار می‌روند. این جریان الکتریکی بوسیله تعدادی پیل تولید می‌شود. بر حسب اینکه جریان مصرفی مورد نیاز چقدر باشد، تعداد پیلها ، نحو ه آرایش آنها به صورت سری یا موازی و نیز ابعاد الکترودها متفاوت خواهد بود.
ساختمان پیل

هر پیل از سه بخش اصلی و سه بخش فرعی تشکیل شده است. اجزای اصلی عبارتند از: کاتد (قطب منفی) ، الکترولیت و آند (قطب مثبت). اجزای فرعی نیز عبارتند از جمع کننده جریان قطب مثبت ، جمع کننده جریان قطب منفی و منابع گرمایی. برخلاف سایر پیلهای شیمیایی که دارای الکترولیت مایع هستند، در پیلهای حرارتی ، الکترولیت در دمای محیط ، جامد و غیر هادی است، لذا در شرایط معمولی پیل غیر فعال خواهد بود. اما زمانی که الکترولیت به صورت مذاب در آید، یونیزه می‌شود و هدایت الکتریکی بسیار زیادی پیدا می‌کند. ابن عامل باعث می‌شود تا واکنش الکتروشیمیایی بین آند و کاتد برقرار شود و جریان الکتریکی در پیل تولید گردد. این جریان توسط جمع کننده‌ها انتقال می‌یابد. الکترولیت زمانی به صورت مذاب در می‌آید که تا دمایی بالاتر از نقطه ذوبش گرم شود. این گرما از طریق منابع گرمایی موجود در لابلای پیلها تأمین می‌شود.

طبقه بندی پیلهای حرارتی

پیلهای حرارتی انواع گوناگونی دارند؛ اما می‌توان بطور کلی آنها را به دو دسته پیلهای لیتیومی و پیلهای کلسیومی تقسیم نمود. طیف گسترده‌ای از مواد به منظور ساخت اجزای پیل مورد استفاده قرار می‌گیرند؛ ولی نحوه انتخاب آنها باید به گونه‌ای باشد که بتواند بر حسب نیاز ، بهترین سطح ولتاژ و جریان را تأمین نماید. در پیلهای لیتیومی از لیتیم و ترکیبات آن و در پیلهای کلسیومی از کلسیم و ترکیبات آن برای ساخت قطعات اصلی پیل استفاده می‌گردد. محدوده ولتاژ قابل تأمین توسط هر پیل در حدود 1.5 تا 3.5 ولت است.

پیلهای لیتیومی

آند در این پیلها ابتدا از لیتیوم خالص به عنوان آند استفاده می‌شد؛ اما استفاده از این ماده مشکلاتی را به همراه داشت. لیتیوم خالص بیش از اندازه فعال است و کار کردن با آن آسان نیست. از طرفی دارای نقطه ذوب پایینی است و در دمای 181 درجه سانتیگراد ذوب می‌شود. در نتیجه در درجه حرارت عملکرد پیل ، به صورت مذاب در می‌آمد و می‌تواند به سمت بیرون نشت پیدا کرده و باعث اتصال کوتاه شدن پیل می‌گردید. به همین دلیل مجبور بودند لیتیوم مذاب را بوسیله یک قطعه اسفنجی مهار نمایند که این کار نیز مشکلاتی را به همراه داشت. لذا دیگر از لیتیوم خالص برای اند استفاده نمی شود، بلکه از آلیاژهای لیتیوم مانند لیتیوم- آلومینیوم و لیتیوم - سیلسیوم برای این منظور استفاده می‌شود. این کار مزایای زیادی دارد: از جمله اینکه نقطه ذوب را افزایش می‌دهد. به گونه‌ای که در درجه حرارت عملکرد پیل ، آند می‌تواند پایداری حرارتی خود را حفظ نماید. از سوی دیگر ساخت و کاربردی کردن آن آسانتر است...

تحقیق درباره بررسی نانو تکنولوژی و پیل های سوختی

اختصاصی از اس فایل تحقیق درباره بررسی نانو تکنولوژی و پیل های سوختی دانلود با لینک مستقیم و پر سرعت .

لینک پرداخت و دانلود *پایین مطلب*

فرمت فایل:Word (قابل ویرایش و آماده پرینت)

 تعداد صفحه8

 نانو تکنولوژی و پیل های سوختی:  گوی های نیکلی در ابعاد نانو می توانند به اقتصاد هیدروژنی توان تازه ای ببخشند و خودروهای هیدروژنی را پربا زده تر سازند. کره شکل شگفت انگیزی است. کمترین مساحت سطحی را که در میزان معینی می توان به دست آورد، به یقین یک کره خواهد بود. این خاصیت جالب هندسی هنگامی که می خواهیم به همراه بنزین، میزانی ماده در فضایی محدود داشته باشیم، به کار ما می آید. اما همیشه با این ویژگی سروکار نداریم. گاه به افزایش میزان تماس نیازداریم. به حداکثررساندن میزان تماس برای افزایش کارآیی کاتالیست ها ضرورت دارد.
برای به دست آوردن سطحی بزرگ، تولیدکنندگان گاهی مجبور به ساختن شمایل های پیچیده و به هم تابیده از راه های دشوار تولیدی می شوند. جالب توجه است که یک کره در بیشتر این موارد کار مورد نظر را انجام می دهد. اگر شما با مقیاس ۱۰۰۰ حجم یک کره را کاهش دهید، سطح آن کره تنها با مقیاس ۱۰۰ کاهش خواهد یافت. «کره ها را به حد کافی کوچک بسازید تا حتی فلزات خیلی معمولی و فراوان در اطراف ما کارهای عجیبی را برای شما انجام دهند». این یکی از نویدهایی است که ذرات در مقیاس نانو به ما می دهند. ذرات بسیار ریز مواد خواصی دارند که همان مواد در مقیاس بزرگ تر آن خواص را ندارند. ذرات در مقیاس نانو که نخستین تحول تجاری در نانو تکنولوژی هستند، امروزه در گستره وسیعی از محصولات از رنگ تاتوپ تنیس یافت می شوند.
اما ذرات در مقیاس نانو بیشترین تاثیرشان در کاتالیست ها و واکنش گرها است. این فلزات در مقیاس نانو هم اکنون به درون سوخت خودروها و مهمات راه یافته اند و این احتمال که بتوانند با قیمتی ارزان جانشین پلاتین در پیل های سوختی شوند، زیاد است. کاتالیست ها (کاتالیزورها) واکنش های شیمیایی را سریع تر می سازند، بدون این که خودشان در میان واکنش مصرف شوند. برای کاربردهای بسیاری پلاتین به عنوان کاتالیست بهترین انتخاب خواهد بود. پلاتین در کانورتورهای کاتالکتیکی خودروها و در پالایش گاه های نفت به کار گرفته می شود. پلاتین آن قدر نایاب و گرانبها است که نسبت کیلو به کیلوی آن از طلا گران تر درمی آید.
این موضوع برای به کارگیری کاتالیست ها در بسیاری پروژه ها عاملی بازدارنده به شمارمی آید. یکی ازچالش های اصلی در پایین آوردن بهای پیل های سوختی همین نیازمندی به کاتالیست های پلاتینی است. لایه نازک پلاتینی که در پهنای غشایی این پیل ها گسترانیده شده است، پروتون های اتم هیدروژن را از الکترون ها جدا می کند.
تاکنون بهترین کاتالیست پلاتین بوده است، اما موارد دیگری نیز می توانند کاری مشابه انجام دهند. لیتیم، نیکل و مس نیز می توانند در بسیاری واکنش های مشابه به عنوان کاتالیست استفاده شوند.
یکی از راه های افزایش خاصیت کاتالکتیکی مواد، افزایش میزان تماس آنها با عناصر واکنش است. با نگاهی سریع به ارتباط میان حجم و سطح یک کره به راه حل جالب توجهی می رسیم. کاتالیست های پودری با قطرهای بسیار ریز بسازید، هرچه ریزتر بهتر و هم اکنون ما امکان ساخت این کره ها را در مقیاس نانو یافته ایم.
از دهه ۳۰ میلادی محققان کوداک ذراتی چند برابر نانومتر برای فیلم های عکاسی می ساختند. دیگر پژوهشگران در دهه ۷۰ میلادی موادی در مقیاس نانو تولید کردند. روشی که این محققان از آن استفاده می کردند، روش چگالیدن فاز گازی بود. امروزه از فرآیندهای متفاوتی برای تولید مواد نانومتری در سراسر جهان استفاده می شود. این فرآیندها شامل ته نشست بخار شیمیایی، ته نشست فیزیکی بخار، پرتاب راکتیو مایع، تجزیه شیمیایی با لیزر، تبدیل با اسپری تفنگ پلاسما، آلیاژهای مکانیکی و فرآیندهای مرتبط، آسیاب کردن و solgel می شوند.

مقاله کاربرد پیل های سوختی نانو حسگر ها و نانو کریستال ها در کاهش آلودگی هوا

اختصاصی از اس فایل مقاله کاربرد پیل های سوختی نانو حسگر ها و نانو کریستال ها در کاهش آلودگی هوا دانلود با لینک مستقیم و پر سرعت .

فرمت فایل : word (قابل ویرایش) تعداد صفحات : 11 صفحه

چکیده

با در نظر گرفتن اثرات زیان‌بار و خساراتی که آلاینده‌های هوا از قبیل NOX، SOX، CO و هیدروکربن‌ها، روش‌های علمی مختلفی در جهت کاهش یا حذف آلاینده‌های هوا در سراسر دنیا مورد استفاده قرار گرفته‌اند که یکی از این روش‌ها فناوری نانو است. در واقع نقش نانو پدیده‌هایی همچون نانولوله‌ها، نانوحسگرها، نانوکامپوزیت‌ها در محیط زیست، با توانایی حذف یا کاهش آلاینده‌های هوا در دهه‌های اخیر در کشور‌های مختلف به کار گرفته شده است. برخی از مهمترین کاربردهای علمی شناخته شده فناوری نانو در زمینه محیط زیست نانوحس گرها، نانو فیلترها و کاتالیزورهای زیست محیطی هستند. در همین راستا با استفاده از نانوفناوری می‌توان سنسورهای گازی بسیار دقیق‌تر و با قابلیت پاسخ سریع تولید کرد. با استفاده از ذرات نانومتری در سنسورهای بخش نیروگاهی و به طور کلی با نانو ساختار کردن این سنسورها می‌توان به کنترل دقیق‌تر جنبه‌های مختلف نیروگاه دست یافت.  لذا با استفاده از نانو سنسورهای تنش بر روی قطعات حساس می‌توان از بروز حوادث جلوگیری کرده و قبل از شکست یک قطعه از وضعیت تنشی آن مطلع شد. مزایای این سنسورهای گاز، دقت فوق‌العاده به دلیل استفاده از مواد نانومتری، مقاومت به سایش، عمر طولانی، واقعی بودن مقادیر نشان داده شده و قیمت کم است. پیل های سوختی از مناسب ترین ابزار تولید جریان برق و کاهش آلودگی محیط زیست هستند. الکترولیت از مهمترین قسمت های این پیل است. از انجایی که پیل سوختی اکسید جامد بالاترین توان را در بین انواع پیل ها دارد بررسی و ساخت مواد الکترولیت ان از اهمیت بالایی برخوردار است. از انجایی که ساخت این پیل و تهیه موادآن پرهزینه است برای صرفه جویی در هزینه ساخت، بررسی مان را روی ساخت الکترولیت آن در ابعاد نانو قرار دادیم همانطور که می دانید ساخت این ترکیبات در ابعاد نانو علاوه بر کاهش مواد مصرفی استحکام و بازدهی را بسیار بالا می برد. نانو اکسیدهای بلوری رسانایی یونی را در الکترولیت های پیل های سوختی اکسید جامد بسیار افزایش می دهند.

مقدمه

      نشت گازهای مهلک یکی از خطرات روزمره زندگی صنعتی است. یکی از نیازهای مهم و اساسی در ارتباط با آلودگی محیط زیست، کنترل و پایش مستمر آلودگی هوا است؛ بر همین اساس پیشرفت های موثر در زمینه کنترل آلودگی هوا صورت گرفته است. یکی از این تکنولوژی ها استفاده از فناوری نانو در کنترل و پایش آلودگی هوا است. آنچه از توانمندی‏های فناوری نانو ارائه شد به این معنی است که می‏توان از این روش‏ها برای حفظ محیط زیست در آینده‏ای نه چندان دور استفاده کرد و در کنار استفاده از منابع طبیعی با کمک فناوری‏های پیشرفته بتوان به تعاملی پایدار با طبیعت رسید. افزایش مشکل دی اکسید کربن در هوا یکی از مشکلات اساسی در سطح جهان است. امید می رود که با استفاده از کشف منابع جدید روزی برسد که از مصرف سوخت های فسیلی بی نیاز شویم و در هوایی عاری از دی اکسید کربن و انواع آلودگی ها تنفس کنیم. فناوری نانو از جمله فناوریهایی است که به کمک حل این مسئله آمده است و این امکان را به وجود آورده است تا به سوی ساخت انرژیی ارزان تر و پاکیزه تر از سوخت های فسیلی نزدیک شویم. برخی از مهمترین کاربردهای علمی شناخته شده فناوری نانو در زمینه محیط زیست نانوحس گرها، نانو فیلترها و کاتالیزورهای زیست محیطی هستند.

دانلود تحقیق هیدروژن و پیل سوختی

اختصاصی از اس فایل دانلود تحقیق هیدروژن و پیل سوختی دانلود با لینک مستقیم و پر سرعت .

مصرف گسترده و کلان انرژی حاصل ازسوختهای فسیلی اگرچه رشد سریع اقتصادی جوامع مدرن صنعتی را به همراه داشته است اما بواسطه نشر آلاینده های حاصل از احتراق و افزایش غلظت گاز کربنیک در اتمسفر  و پیامدهای آن، جهان را با تغییرات برگشت ناپذیر و تهدید آمیزی مواجه ساخته است. افزایش دمای کره زمین، تغییرات آب و هوایی، بالا آمدن سطح آب دریاها و نهایتا تشدید منازعات بین المللی از جمله این پیامدها محسوب می شوند. از دیگر سوی اتمام قریب الوقوع  منابع فسیلی و پیش بینی افزایش قیمتها  بیش از  پیش بر اهمیت و لزوم جایگزین سیستم انرژی فعلی تاکید دارد.

مجموعه انرژیهای تجدید پذیر روز به روز سهم بیشتری در سیستم تامین انرژی جهان بعهده می گیرند. این منابع امکان پاسخگویی همزمان به هر دو مشکل اساسی منابع فسیلی را نوید می دهند. انرژیهای تجدید پذیر بویژه برای کشورهای در حال توسعه از جاذبه بیشتری برخوردار است، لذا در برنامه ها و سیاستهای بین المللی از جمله در برنامه های سازمان ملل متحد در  راستای توسعه پایدار جهانی، نقش ویژه ای به منابع تجدید پذیر انرژی محول شده است اما سازگار کردن این منابع انرژی با  سیستم فعلی مصرف انرژی جهانی هنوز با مشکلاتی همراه است که بررسی و حل آنها حجم مهمی از تحقیقات علمی جهان را دردهه های اخیر به خود اختصاص داده است

کارشناسان بر این باور هستند که با جایگزینی انرژیهای پاک بجای انرژیهای پاک بجای انرژیهای پاک بجای انرژیهای حاصل از سوختهای فسیلی می توان از میزان آلودگیهای زیست محیطی کاست. از خطرات ناشی از جلوگیری به عمل آورد.

در دهه 1980 میلادی شواهد علمی نشان می داد که انتشار گازهای گلخانه ای ناشی از فعالیتهای انسانی خطراتی را برای آب و هوای جهان بوجود آورده است و به این ترتیب افکار عمومی، لزوم ایجاد کنفرانسهای بین المللی دوره ای و تشکیل پیمان نامه ای برای حل این مساله را احساس کرد. در سال 1997 میلادی کنوانسیون تغییرات آب و هوایی با هدف تثبیت غلظت گازهای  در  اتمسفر تا سطحی که از تداخل خطرناک فعالیتهای بشر با سیستم آب و هوایی جلوگیری شود، پروتکل کیوتو را مطرح نمود و به موجب این پروتکل کشورهای صنعتی ملزم به کاهش انتشار گازهای گلخانه ای  می شوند.

هدف نهایی این کنوانسیون دستیابی به تثبیت غلظت گازهای گلخانه ای در اتمسفر تا سطحی است که از تداخل خطرناک فعالیتهای بشر با سیستم آب و هوایی جلوگیری نماید . چنین سطحی باید در یک چهار چوب زمانی کافی حاصل گردد تا اکوسیستمها بطور  طبیعی خود را با تغییرات آب و هوایی وفق دهند و اطمینان حاصل شود که امنیت غذایی تهدید نمی شود و توسعه اقتصادی بطور پایدار ایجاد می گردد؛ از انرژیهای تجدید پذیر روز به روز سهم بیشتری در سیستم تامین انرژی جهان را به عهده می گیرد.

منابع انرژی تجدیدپذیر بصورت تناوبی در دسترس هستند و بخودی خود قابل حمل یا ذخیره سازی نیستند و به همین خاطر نمی توانند بصورت سوخت بخصوص در بخش حمل و نقل مورد استفاده قرار گیرند. تا کنون متداولترین سوخت جهت استفاده در بخش حنل و نقل در بسیاری از کشورهای دنیا بنزین و گازوئیل بوده است.

خودروهایی که سوخت بنزین با گازوئیل مصرف می کنند موجب انتشار مواد مضر و آلاینده با ترکیبات شیمیایی پیچیده می شوند. با آنکه تنمیدات مختلفی جهت کاهش در کشورهای پیشرفته بکار گرفته شده است، لیکن این برنامه ها در شهرهای بزرگ مسئله تولید مواد آلاینده را به حد کاهی کاهش نداده است. وقتی سوختهای فسیلی با ترکیب هیدروکربورهای مختلف بطور ناقص می سوزد، منو اکسید کربن تولید می شود که ماده ای بسیار سمی است. برخی ترکیبات کربن ترکیبات موجود در سوخت به صورت نسوخته و ذرات جامد کربن روی هم انباشته شده و به همراه هیدروکربورهای نسوخته بصورت دوده خارج می شود و در مجاورت نور خورشید با ترکیبات اکسیدهای نیتروژن حاصل از احتراق ترکیب شده و تولید ازن می نماید.

شامل 38 صفحه فایل word قابل ویرایش

تحقیق - پیل سوختی

اختصاصی از اس فایل تحقیق - پیل سوختی دانلود با لینک مستقیم و پر سرعت .

لینک دانلود "  MIMI file " پایین همین صفحه 

تعداد صفحات :  " 33 "

فرمت فایل : "  word  "

فهرست مطالب :

معرفی پیل سوختی

تاریخچه پیل سوختی

  کارکرد و اهمیت پیل سوختی

شناخت کلی پیل‌سوختی

 مزایا و معایب

مزایای پیل سوختی

معایب پیل سوختی

 پیل‌سوختی پلیمری

 پیل‌سوختی اکسید جامد

پیل‌سوختی قلیایی

پیل‌سوختی متانولی

پیل‌سوختی اسید فسفریک

پیل های سوختی هوا- روی

پیل‌سوختی کربنات مذاب

پیل سوختی سرامیکی پروتونی

کاربردهای پیل سوختی نیروگاهی

پیل های سوختی قلیایی

 پیل‌سوختی کربنات مذاب

پیل‌سوختی اسیدفسفریک

پیل‌سوختی پلیمری

پیل‌سوختی اکسید جامد

بخشی از  فایل  :

معرفی پیل سوختی / تاریخچه پیل سوختی /

اگر چه پیل‌سوختی به تازگی به عنوان یکی از راهکارهای تولید انرژی الکتریکی مطرح شده است ولی تاریخچه آن به قرن نوزدهم  و کار دانشمند انگلیسی سرویلیام گرو بر می‌گردد. او اولین پیل‌سوختی را در سال 1839 با سرمشق گرفتن از واکنش الکترولیز آب، طی واکنش معکوس و در حضور کاتالیست پلاتین ساخت.

واژه "پیل‌سوختی"  در سال 1889 توسط لودویک مند و چارلز لنجر به کار گرفته شد. آنها نوعی پیل‌سوختی که هوا و سوخت ذغال‌سنگ را مصرف می‌کرد، ساختند. تلاش‌های متعددی در اوایل قرن بیستم در جهت توسعه پیل‌سوختی انجام شد که به دلیل عدم درک علمی مسئله هیچ یک موفقیت آمیز نبود. علاقه به استفاده از پیل سوختی با کشف سوخت‌های فسیلی ارزان و رواج موتورهای بخار کمرنگ گردید.

فصلی دیگر از تاریخچه تحقیقات پیل‌سوختی توسط فرانسیس بیکن از دانشگاه کمبریج انجام شد. او در سال 1932 بر روی ماشین ساخته شده توسط مند و لنجر اصلاحات بسیاری انجام داد. این اصلاحات شامل جایگزینی کاتالیست گرانقیمت پلاتین با نیکل و همچنین استفاده از هیدروکسیدپتاسیم قلیایی به جای اسید سولفوریک به دلیل مزیت عدم خورندگی آن می‌باشد. این اختراع که اولین پیل‌سوختی قلیایی بود، “Bacon Cell” نامیده شد. او 27 سال تحقیقات خود را ادامه داد تا توانست یک پیل‌سوختی کامل وکارا ارائه نماید. بیکون در سال 1959 پیل‌سوختی با توان 5 کیلووات را تولید نمود که می‌توانست نیروی محرکه یک دستگاه جوشکاری را تامین نماید.

تحقیقات جدید در این عرصه از اوایل دهه 60 میلادی با  اوج گیری فعالیت‌های مربوط به تسخیر فضا توسط انسان آغاز شد. مرکز تحقیقات ناسا در پی تامین نیرو جهت پروازهای فضایی با سرنشین بود. ناسا پس از رد گزینه‌های موجود نظیر باتری (به علت سنگینی)، انرژی خورشیدی(به علت گران بودن) و انرژی هسته‌ای (به علت ریسک بالا) پیل‌سوختی را انتخاب نمود.

تحقیقات در این زمینه به ساخت پیل‌سوختی پلیمری توسط شرکت جنرال الکتریک منجر شد.  ایالات متحده فن‌آوری پیل سوختی را در برنامه فضایی Gemini استفاده نمود که اولین کاربرد تجاری پیل‌سوختی بود.

پرت و ویتنی دو سازنده موتور هواپیما پیل‌سوختی قلیایی بیکن را به منظور کاهش وزن و افزایش طول عمر اصلاح نموده و آن را در برنامه فضایی آپولو به کار بردند. در هر دو پروژه پیل‌سوختی بعنوان منبع انرژی الکتریکی برای فضاپیما استفاده شدند. اما در پروژه آپولو پیل‌های سوختی برای فضانوردان آب آشامیدنی نیز تولید می‌کرد. پس از کاربرد پیل‌های سوختی در این پروژه‌ها، دولت‌ها و شرکت‌ها به این فن‌آوری جدید به عنوان منبع مناسبی برای تولید انرژی پاک در آینده توجه روزافزونی نشان دادند.

از سال 1970 فنآوری پیل‌سوختی برای سیستم‌های زمینی توسعه یافت. تحریم نفتی از سال1973-1979 موجب تشدید تلاش دولتمردان امریکا و محققین در توسعه این فن‌آوری به جهت قطع وابستگی به واردات نفتی گشت.

در طول دهه 80 تلاش محققین بر تهیه مواد مورد نیاز، انتخاب سوخت مناسب و کاهش هزینه استوار بود. همچنین اولین محصول تجاری جهت تامین نیرو محرکه خودرو در سال1993 توسط شرکت بلارد ارائه شد.

کارکرد و اهمیت پیل سوختی

شناخت کلی پیل‌سوختی

پیل‌‌سوختی نوعی سل الکتروشیمیایی است که انرژی شیمیایی حاصل از واکنش را مستقیماً به انرژی الکتریکی تبدیل می‌کند. سازه و بدنه اصلی پیل‌سوختی از الکترولیت، الکترود آند و الکترود کاتد تشکیل شده است. نمای کلی یک پیل‌سوختی به همراه گازهای واکنش دهنده و تولید شده و مسیر حرکت یونها در شکل ارائه شده است.

پیل سوختی یک دستگاه تبدیل انرژی است که به لحاظ نظری تا زمانی که ماده اکسید کننده و سوخت در الکترودهای آن تأمین شود قابلیت تولید انرژی الکتریکی را دارد. البته در عمل استهلاک، خوردگی و بد عمل کردن اجزای تشکیل دهنده، طول عمر پیل‌سوختی را کاهش می‌دهد.

در یک پیل‌سوختی، سوخت‌ به طور پیوسته به الکترود آند و اکسیژن به الکترود کاتد تزریق می‌شود و واکنش‌های الکتروشیمیایی در الکترودها انجام شده و با ایجاد پتانسیل الکتریکی جریان الکتریکی برقرار می‌گردد. اگرچه پیل‌سوختی اجزاء و ویژگیهای مشابه یک باطری را دارد اما از بسیاری جهات با آن متفاوت است. باطری یک وسیله ذخیره انرژی است و بیشترین انرژی قابل استحصال از آن به وسیله میزان ماده شیمیایی واکنش دهنده که در خود باطری ذخیره شده است (عموماً در الکترودها) تعیین می‌شود. چنانچه ماده واکنش دهنده در باطری کاملاً مصرف شود، تولید انرژی الکتریکی متوقف خواهد شد (باطری تخلیه می‌شود). در باطری های نسل دوم ماده واکنش دهنده با شارژ مجدد، دوباره احیا می‌شود که این عمل مستلزم تأمین انرژی از یک منبع خارجی است. در این حالت نیز انرژی الکتریکی ذخیره شده در باطری محدود و وابسته به میزان ماده واکنش دهنده در آن خواهد بود.

گاز‌ اکسید کننده نظیر هوا یا اکسیژن خالص در الکترود کاتد که با صفحه الکترولیت در تماس است جریان پیدا می‌‌کند و با اکسیداسیون الکتروشیمیایی سوخت که معمولاً هیدروژن است و با احیاء اکسید کننده انرژی شیمیایی گازهای واکنش‌گر به انرژی الکتریکی تبدیل می‌شود.

از نظر تئوری، هر ماده‌ای که به صورت شیمیایی قابل اکسید شدن باشد و بتوان آن را به صورت پیوسته (به صورت سیال) به پیل‌سوختی تزریق کرد، می‌تواند به عنوان سوخت در الکترود آند پیل‌سوختی مورد استفاده قرار گیرد. به طور مشابه ماده اکسید کننده سیالی است که بتواند با نرخ منا‌‌سبی احیا شود.