انواع مختلف پیل های سوختی در صنایع الکترونیک

انواع مختلف پیل های سوختی در صنایع الکترونیک:
در پیل سوختی آلکالی از اکسیژن و هیدروژن متراکم برای سوخت و از هیدروکسید پتاسیم (KOH) در آب به عنوان الکترولیت استفاده می شود.

بازده آن تقریباً 70 درصد و دمای کاری اش 150 تا 300 درجه سانتی گراد است. همچنین، توان خروجی این نوع پیل سوختی در بازه 300 وات تا 5 کیلووات است.

از این نوع پیل در فضاپیمای آپولو برای تأمین برق و آب آشامیدنی همزمان با آن استفاده شد. این نوع از پیل به هیدروژن خالص نیاز دارد، الکترودهای آن از جنس پلاتین و گران قیمت هستند و مانند هر مخزن سیال دیگری امکان نشتی دارد.

پیل سوختی کربنات مذاب (MCFC) از ترکیبات نمک مانند سدیم یا منیزیم در دمای بالا به عنوان الکترولیت استفاده می کند.

بازده آن از 60 تا 80 درصد متغیر است و دمای کاری آن در حدود 650 درجه سانتی گراد است. تاکنون واحدهایی از این نوع با ظرفیت بیش از 2 مگاوات ساخته شده اند و طراحی واحدهایی با ظرفیت 100 مگاوات نیز موجود است.

دمای بالای کاری در این پیل ها، آسیب ناشی از مونوکسید کربن را محدود می کند و همچنین گرمای اتلافی می تواند برای تولید برق بیشتر بازیابی شود.

الکترود-کاتالیست های این نوع پیل سوختی که از جنس نیکل است، به نسبت الکترودهای پلاتینی نوع قبلی، قیمت بالایی ندارد؛ اما دمای کاری بالا، انتخاب مواد الکترود و کاربردهای ایمن آن را محدود می کند (به طور مثال، این دمای کاری برای استفاده های خانگی بسیار بالا و غیرایمن است).

پیل سوختی اسید فسفوریک (PAFC) نیز به طریق مشابه از اسید فسفریک به عنوان الکترولیت استفاده می کند. بازدهی این نوع پیل در حدود 40 تا 60 درصد بوده و دمای کاری آن بین 150 تا 200 درجه سانتی گراد است.

توان پیل های سوختی موجود از این نوع تا 200 کیلووات است، اما توان واحدهایی تا 11 مگاوات نیز آزمایش شده است. پیل های سوختی اسید فسفوریک غلظت کربن مونوکسید را تا 1٫5 درصد می پذیرند که این باعث می شود گستره انتخاب سوخت برای آن گسترده تر باشد.

با این حال، اگر گازوئیل به عنوان سوخت مورد استفاده قرار گیرد، باید سولفور آن زدوده شود. این نوع پیل به الکترود-کاتالیست پلاتینی نیاز دارد و علاوه بر آن، قطعات داخلی نیز باید نسبت به محیط اسیدی خورنده مقاوم باشند.

پیل سوختی با غشاء تبادل پروتون (PEM) با الکترولیت پلیمری کار می کند که در قالب یک صفحه نازک و نفوذپذیر درآمده است.

بازده آن 40 تا 50 درصد، دمای کاری اش حدود 80 درجه سانتی گراد و توان خروجی آن معمولاً بین 50 تا 250 کیلووات است. الکترولیت جامد و انعطاف پذیر این سلول ها نشتی نداشته و ترک نمی خورد.

گرچه دمای پایین کاری، پیل های PEM را برای کاربردهای خانگی و درون خودرو مناسب کرده است، اما سوخت آن ها باید تصفیه و خالص شده و دو الکترود پلاتینی در هر دو طرف غشاء قرار گیرد که خود، هزینه ساخت آن را افزایش می دهد.

پیل های اکسید جامد (SOFC) از نوعی اکسید فلز به عنوان الکترولیت بهره می برند که ترکیبی سرامیکی و سخت است.

بازده این پیل ها در حدود 60 درصد و دمای کاری آن ها تقریباً 1000 درجه سانتی گراد است که این دمای بالا کاربری آن ها را محدود می کند.

خروجی این پیل ها تا 100 کیلووات گزارش شده است. در چنین دمای بالایی به تبدیل گر یا بهساز برای جداسازی هیدروژن نیازی نیست و گرمای اتلافی نیز می تواند بری تولید برق بیشتر بازیابی و استفاده شود.

یکی دیگر از انواع پیل سوختی، نوع میکروبی آن است. این نوع پیل یک مخزن ذخیره باکتری دارد که با تجزیه قند یا سایر مواد ارگانیک و حتی فاضلاب توسط باکتری ها برق تولید می کند.

نکته مهم در این نوع پیل، تأمین مواد ارگانیک به روشی قابل اطمینان است، زیرا در صورت عدم رسیدن به موقع غذا، باکتری ها از بین می روند.