پیل های سوختی و علم مواد

پیل‌های سوختی فناوری جدیدی برای تولید انرژی هستند که بدون ایجاد آلودگی‌های زیست محیطی و صوتی، از ترکیب مستقیم بین سوخت و اکسیدکننده، انرژی الکتریکی با بازدهی بالا تولید می‌کنند. تولید مستقیم الکتریسیته بدون محدودیت ترمودینامیکی چرخه کارنو جهت تبدیل انرژی شیمیایی حاصل از سوخت به انرژی گرمایی و مکانیکی و در نهایت الکتریسیته است که اتلاف انرژی را به حداقل مقدار ممکن می‌رساند و به بازده تئوری بالایی دست پیدا می‌کند. در پیل‌های سوختی اکسید. . پیل سوختی (به : Pile à combustible) یا سل سوختی (به : Fuel cell) یک به است. این تبدیل مستقیم بوده و از بالایی برخوردار است. معروف‌ترین نوع پیل سوختی حال حاضر پیل سوختی هیدروژنی است. انواع. . هر پیل سوختی دارای دو (آند و کاتد) و یک الکترولیت ما بین این دو الکترود و به منظور جدا کردن دو بخش پیل می‌باشد. در قطب آند، هیدروژن بر روی یک واکنش داده و تولید دو یون با بار مثبت و دو الکترون با بار منفی می‌کند. . تاریخچه این پیل‌ها به دو دوره متمایز تقسیم می‌شود : دوره اول که حدود صد سال طول کشید. از سال ۱۸۳۹ با ساخت اولین پیل سوختی با الکترولیت توسط آقای گرو آغاز گردید. با تلاش دانشمندان بزرگی مانند جکس، ، مون و همکاران و شاگردان آن‌ها منجر به درک علمی از پیل سوختی و شناخت تنگناهای این فناوری تا سال ۱۹۴۰ گردید.دوره دوم از سال ۱۹۴۰ آغاز. . پیلهای سوختی در انواع زیر موجود می‌باشند: پیل‌های سوختی براساس نوع الکترولیت استفاده شده در آن‌ها به نه نوع اصلی طبقه‌بندی می‌شوند.• پیل سوختی الکترولیت پلیمر یا غشاء مبادله‌کننده پروتون (PEMFC)• پیل سوختی قلیایی (AFC) . مزایای پیل‌های سوختی بطور کلی عبارت‌اند از: پیل سوختی آلودگی ناشی از سوزاندان سوختهای فسیلی را حذف نموده و تنها آن آب می‌باشد.• در صورتی‌که هیدروژن مصرفی حاصل از الکترولیز آب باشد نشر به صفر می‌رسد.• به دلیل وابسته نبودن به سوختهای فسیلی متداول نظیر . • به مواد بیشتر و فرایندهای سریعتری نسبت به دیگر پیل‌ها نیاز دارد.• ممکن است در مدت طولانی کار، گرما مشکلاتی چون ناسازگاری عناصر و افت انرژی را موجب شود.• در صورت استفاده از سوخت ناخالص، کار و گرمای بیش از حد موجب رسوب کربن و در نهایت مسمومیت پیل می‌گردد. . ۱: حمل ونقل (خودروهای سواری و وسایط نقلیه عمومی): چند نمونه اتوبوس هیدروژنی تولید شرکت بالارد از سال ۲۰۰۷ در ویسلر مورد استفاده قرار گرفته‌اند. اولین مدل تجاری خودرو پیل سوختی توسط هیوندای در سال 2015 به بازار عرضه شده‌است. سایر شرکت‌های عمده خودروسازی نیز نخستین مدل‌های خودرو هیدروژنی خود را در سالهای ۲۰۱۶ و ۲۰۱۷ به بازار عرضه کردند. در دهه‌های ۱۹۷۰ و ۸۰، پیشرفت‌ها در علم مواد و تولید منجر به پیشرفت‌های قابل‌توجهی در عملکرد و دوام پیل‌های سوختی شد و استفاده از این فناوری در کاربرد‌های مختلفی از جمله مخابرات، قدرت پشتیبان و آزما.

کانتینرهای تاشو خورشیدی با ذخیره‌ساز داخلی، امکان ذخیره‌سازی پایدار انرژی را فراهم می‌کنند و راهکاری نوین برای تامین برق مناطق متغیر ارائه می‌دهند.

باتری‌های کابینتی مخصوص نیروگاه‌های خورشیدی، با طراحی ماژولار و قابلیت جابجایی، راه‌حلی کارآمد برای مصرف صنعتی و اضطراری هستند.

ترکیب فناوری ذخیره‌سازی پیشرفته با سیستم‌های فتوولتائیک قابل حمل، تضمین می‌کند که انرژی خورشیدی به‌صورت شبانه‌روزی در دسترس باشد.