آیا می‎توان از پیلهای سوختی برای انرژی مصرفی منازل استفاده نمود؟

پیلهای سوختی برای تولید انرژی ایده‎آل هستند. پیلهای سوختی می‎توانند بصورت توأمان الکتریسیته و حرارت تولید نمایند که می‎توانند برای تأمین برق یک منزل مسکونی بکار رفته و از حرارت آن نیز می‎توان برای آب گرم مصرفی منازل استفاده نمود.

قیمتهای اولیه در حدود $/kw ۱۵۰۰ بوده که باید به زیر قیمت $/kw  ۵۰۰ برسد.

قیمت پیلهای سوختی چقدر است؟

در حال حاضر کمپانی‎هایی نیروگاه‎هایی را با حدود$/kw ۳۰۰۰ ارائه نموده اند و این قیمت در جایی که قیمت برق بالا و قیمت گاز طبیعی پایین است قابل رقابت خواهد بود. پیلهای سوختی باید برای مصارف حمل و نقل ارزانتر شوند.

کاربردهای پیل سوختی چیست؟

پیلهای سوختی در سه کاربرد اصلی انواع ثابت، قابل حمل و کاربردهای حمل و نقل به کار می‎روند. در حالت حاضر تلاشها جهت حضور پیلهای سوختی در نیروگاه‎ها، صنعت حمل و نقل و کاربردهای پرتابل به مرحله تجاری شدن نزدیک است.

چه سوختهایی می‎توانند در پیلهای سوختی بکار روند؟

عموماً از گاز هیدروژن که می‎تواند از منابع مختلفی مانند آب، متانل اتانل، طبیعی، بنزین یا سوختهای دیزل، آمونیاک یا بی‎کربنات سدیم بوجود آید، می‎توان در پیلهای سوختی استفاده نمود.

برخی از انواع پیل سوختی (SOFC, MCFC) می‎توانند مستقیماً از انرژیهای فسیلی (از جمله گاز طبیعی) استفاده نمایند.

مزایای پیل سوختی چیست؟

راندمان بالا، حداقل نشر آلاینده‎های زیست محیطی، امکان استفاده از سوختهای فسیلی و پاک، مدولار بودن و قابلیت تولید همزمان حرارت و الکتریسیته و استفاده در کاربردهای تولید غیرمتمرکز انرژی از جمله مزایای پیل سوختی می‎باشند.

انواع پیلهای سوختی کدامند؟

پیلهای سوختی در انواع زیر موجود می‎باشند:

·         پیلهای سوختی اسیدفسفریکی

·         پیلهای سوختی پلیمری

·         پیلهای سوختی اکسید جامد

·         پیلهای سوختی قلیایی

·         پیلهای سوختی متانولی

پیل سوختی چیست؟

پیل سوختی یک سیستم الکتروشیمیایی است که از آند، کاتد و الکترولیت تشکیل شده است و انرژی شیمیایی سوخت را مستقیماً به انرژی الکتریکی تبدیل می‎کند، سوخت آن هیدروژن و یا سایر گازهای حامل هیدروژن نظیر گاز طبیعی و متانول می‎باشد. در پیل سوختی محصولات جانبی آب و حرارت هستند

چالشهای موجود در زمینه فناوریهای توزیع و ذخیره سازی هیدروژن را نام ببرید؟

تلاش های کنونی تحقیق و توسعه در زمینه ذخیره سازی هیدروژن کافی نمی باشد.

·         ظرفیت ذخیره‌ سازی هیدروژن

·         تقاضای پایین برای تجهیزات هیدروژنی موجب افزایش قیمت می‌گردد.

·         سیستمهای توزیع و پخش هیدروژن پر زحمت و گران است.

·         در حال حاضر هزینه تمام شده تکنولوژیهای توزیع هیدروژن بیشتر از هزینه سایر سوختهای متداول است.

·         برای گذر به سیستم توزیع هیدروژن نیاز به یک استراتژی مقرون به صرفه و اقتصادی می‌باشد.

در حال حاضر فعالیتهای انجام شده در زمینه تحقیق و توسعه ذخیره سازی هیدروژن کافی نیست.

چالشهای موجود در زمینه فناوریهای تولید هیدروژن را نام ببرید؟

 

·         هزینه تولید هیدروژن نسبت به سوختهای متداول بیشتر است.

·         تقاضای پایین برای هیدروژن از پیشرفت ظرفیت تولید جلوگیری می‎نماید.

·         در حال حاضر از تکنولوژیهای موجود در زمینه تولید هیدروژن، مقادیر فراوانی دی‌اکسیدکربن تولید می‎شود.

·         روشهای پیشرفته تولید هیدروژن نیاز به تحقیق و توسعه دارد.

·         نمایش عملی تکنولوژیهای تولید هیدروژن ضروری است.

موانعی که بر سر راه گسترش اقتصاد هیدروژنی وجود دارد را نام ببرید؟

 

·         هزینه سرمایه گذاری آن نسبتاً بالاست.

·         عدم وجود زیرساختهای مرتبط با آن

·         عدم وجود قوانین و استانداردهای لازم برای هیدروژن

·         کمبود آموزشهای عمومی

چرا اقتصاد هیدروژنی بدنبال آن است که هیدروژن را از منابع تجدیدپذیر تولید و در آینده هیدروژن را جایگزین سوختهای فسیلی جایگزین نماید؟

اقتصاد هیدروژنی بدنبال آن است که هیدروژن را از منابع تجدیدپذیر استخراج کند و در آینده نزدیک هیدروژن را جایگزین سوختهای فسیلی نماید. عواملی که باعث شده تا اقتصاد هیدروژنی چنین هدفی را دنبال کند، عبارتند از

·         مسئله نفت و محدودیت منابع آن

·         آلودگی هوا

·         خطرات زیست محیطی جهانی

تولید هیدروژن با استفاده از روش الکترولیز را توضیح دهید؟

روش الکترولیز اولین بار در سال۱۸۳۰ میلادی توسط دانشمند انگلیسی میشل فارادی مورد بررسی و مطالعه قرار گرفت. در این روش، جریان برق ‌مستقیم از میان محلولی که شامل آب و الکترودها می‎باشد، عبور داده می‎شود و گازهای هیدروژن و اکسیژن از آب تولید می‎شود. هر سلول الکترولیز شامل دو الکترود است که داخل محلول الکترولیت غوطه‎ور می‎باشد ‌که این دو الکترود به یک منبع تغذیه جریان مستقیم متصل می‎باشند. پتانسیل الکتریکی لازم ما بین الکترودها اعمال می‎گردد و هیدروژن و اکسیژن روی کاتد و آند جداگانه جمع می‎شوند.

در حال حاضر روش عمده تولید هیدروژن به کدام روش می‌باشد؟

در حال حاضر حدود ۹۸ درصد از کل هیدروژن تولید شده در جهان از سوختهای فسیلی بدست می‎آید.

انواع فناوریهای عرضه و ذخیره سازی هیدروژن را نام ببرید؟

الف) فناوری ذخیره سازی:

امروزه سیستمهای ذخیره سازی هیدروژن جهت مصارف حمل و نقل مشتمل بر ذخیره به اشکال ذیل می‎باشد:

·         ذخیره ‌سازی هیدروژن بصورت گاز در مخازن فولادی و کامپوزیتی

·         ذخیره ‌سازی هیدروژن بصورت مایع در مخازن فوق سرد

·         ذخیره سازی هیدروژن به کمک آلیاژهای فلزی مخصوص

ب) فناوری انتقال و توزیع هیدروژن:

روشهایی که به منظور انتقال هیدروژن به اشکال گاز، مایع و جامد استفاده می‎شود، اثرات فنی‌ـ اقتصادی چشمگیری بر فرایند تولید تا مصرف هیدروژن خواهد داشت. سه روش متداول که برای انتقال هیدروژن می‎توان استفاده نمود، عبارتند از:

·         انتقال از طریق خطوط لوله

·         انتقال از طریق جاده و راه آهن

·         انتقال از طریق دریا

انواع روشهای تولید هیدروژن از منابع غیرفسیلی(تجدیدپذیر) را نام ببرید؟

الکترولیز آب، فتوالکتروشیمیایی،سولفید هیدروژن، بیوشیمیایی،سیکل ترموشیمیایی، ترمولیز آب،گازی سازی مواد زیست توده و پیرولیز،رادیولیز…

انواع فناورهای تولید هیدروژن از منابع فسیلی را نام ببرید؟

هیدروژن از روشهای زیر تولید می شود:

·         اکسیداسیون جزئی نفت سنگین

·         مبدل گاز طبیعی با پروسه تبدیل گاز توسط بخار

·          گازی شدن زغال سنگ

·          فرایند بخارـ آهن

مشکلات استفاده از انرژی هیدروژنی را نام ببرید؟

 

·         در دمای محیط به سرعت از حالت مایع به حالت گاز در می‌آید.

·         برای ذخیره آن در یک مخزن، احتیاج به فشار زیاد در حالت مایع داریم.

·         نفوذ پذیری زیاد هیدروژن

·         قابلیت ترکیب شدن سریع با اکسیژن

·         برای مایع کردن باید دمای آنرا تا ۲۵۳- درجه سانتی گراد پایین آورد و در این حالت دانسیته آن بسیار پایین می باشد.

انرژی حرارتی هیدروژن ۳۲ درصد ارزش حرارتی گاز متان یا حدود ۳۰۷۰  کیلوکالری بر مترمکعب است.

سه تفاوت عمده بین پیلهای سوختی و پروسه احتراق معمولی جهت تولید الکتریسیته را نام ببرید؟

 

·         راندمان ترمودینامیکی تبدیل انرژی هیدروژن / اکسیژن به انرژی الکترکی در دمای پائین واکنش، بسیار بالاتر است.

·         راندمان تبدیل انرژی الکتروشیمیایی دربار پائین افرایش می‎یابد؛ لذا پیلهای سوختی در بارهای کوچک دارای راندمان بالاتر هستند.

·         یک پیل سوختی با بار بالا می‎توان  بصورت مجموعه‎ای از پیلهای سوختی کوچک و با راندمان بالا ساخت.

خواص سوختهای متداول با سوخت هیدروژنی را مقایسه کنید؟

در جدول‌ ذیل ایمنی هر یک از سوختهای گازوئیل، متان و هیدروژن با هم مقایسه شده اند.

 ‎

 

ویژگیهایی که هیدروژن را از سایر گزینه ‎های مطرح سوختی متمایز می‎نماید ‌را نام ببرید؟

از ویژگیهایی که هیدروژن را از سایر گزینه‎های مطرح سوختی متمایز می‎نماید، می‌توان به فراوانی، مصرف تقریباً منحصر به فرد، انتشار بسیار ناچیز آلایندهها، برگشت پذیر بودن چرخه تولید آن و کاهش اثر گلخانه‎ای اشاره نمود.

منبع :سازمان انرژیهای نو ایران (سانا)