•  
  • تقنية خلايا الوقود (13)

إنتاج الهيدروجين بواسطة الخلايا الشمسية

المحلل The Electrolyzer

تحليل الماء الى هيدروجين واكسجين

المحلل هو جهاز يقوم بتحليل الماء إلى عناصره الأولية وهو عنصر أساسي في أنظمة خلايا الوقود المتصلة مع الخلايا الشمسية أو ما يسمى أنظمة
“هيدروجين – شمس”, تقوم هذه الأجهزة بتحويل الطاقة الكهربائية من الخلايا الشمسية إلى غاز الهيدروجين. ولها عدة أنواع : محللات ذات الضغط العالي, ذات الحرارة العالية, ذات الحرارة المنخفضة, ذات الضغط المنخفض, ذات الوسيط الصلب و ذات الوسيط السائل.

يفضل غالباً في أنظمة التوليد الهيدروشمسية الضغط المنخفض إلى المتوسط والحرارة المنخفضة والوسيط السائل, مقارنة التكلفة بالمحللات ذات الضغط المرتفع أو درجة الحرارة المرتفعة أو ذات الوسيط الصلب فهي غير مكلفه ومتوفرة ويسهل التعامل معها.

و كمقارنه سريعة بين الوسيط Electrolyte الصلب PEM  والوسيط السائل نجد أن المحلل ذو الوسيط الصلب PEM(Proton Exchange Membrane) يمكن أستخدامه في الأنظمة الهيدرو-شمسية لتجنب استخدام الأوساط الكاوية , ومن مزاياه انه لا يحتاج إلى مراقبه مستمرة كما في الإلكترولايت السائل  أما مساوئ المحللات PEM فهي غلاء سعرها ولا يمكن أن تعطي أي معلومات عن مرحله التحليل مثل المحللات السائلة التي يمكن أن نراقب مستوى السائل فيها. عامة التعامل مع محلل PEM يعتبر تقريباً خالي من أي مخاطر أو أخطاء وتبقى مشكلتها الأكبر هي استبدال أجزائها عند انتهاء فترة صلاحيتها. مثلا منها انفجار الغشاء (Membrane plow-out) أو انحلال الوسيط (Catalyst degeneration) كلا المشكلتين مكلفه لأننا نحتاج إلى استبدال هذه الأجزاء.

(more…)

أثر الضغط والحرارة على أداء خلايا الوقود

أثر الضغط والحرارة على أداء خلايا الوقود The effect of pressure and temperature on fuel cell performance

تتأثر خلايا الوقود عامة بشكل كبير بظروف التشغيل المحيطة مثل الضغط pressure ودرجة الحرارة temperature ونسبة الرطوبة في الجو relative humidity .حتى نستطيع الوصول الى حالة التشغيل الأفضل والأقرب للمثالية لابد ان ندرس تأثير هذه العوامل على أداء الخلية الوقودية.علماً أن اثر هذه العوامل لازال قيد الدراسة والمناقشه ويتم حاليا العديد من هذه التجارب للوصول إلى الأداء الأفضل.

(more…)

المنحنيات المميزة لخلايا الوقود

المنحنيات المميزة لخلايا الوقود Characteristics of Fuel Cells

الاعتبارات الأساسية لرسم منحنيات خلايا الوقود:

الطريقة الأكثر شيوعاً لقياس محددات خلايا الوقود هو رسم منحني الأستقطاب polarization curve لها , وهو عبارة عن منحني بين فرق الجهد و كثافة التيار .حيث يتم الاعتماد غالبا على منحني( تيار- توتر) لمقارنة كفاءة خلايا الوقود مع غيرها من الأنظمة . يظهر منحني الأستقطاب لخلايا الوقود العلاقة بين التوتر والتيار بالاعتماد على ظروف التشغيل مثل درجة الحرارة, الرطوبة, الحمل المطبق , ونسبة تدفق الوقود والمؤكسد. الشكل التالي يمثل منحني الاستقطاب لخلية وقود ذات غشاء التبادل البروتوني .

(more…)

أنواع خلايا الوقود : خلايا الوقود هواء زنك 8/8

خلايا الوقود هواء زنك Zinc-Air Fuel Cells :

خلايا  الوقود(ZAFC) هذه تشترك بخصائصها مع عدد من خلايا الوقود الأخرى بالإضافة لبعض خصائص البطاريات. الوسيط في خلايا هواء- زنك هو خزف صلب ويكون فيه ايون الهيدروكسيل OHهو حامل الشحنة. للوصول إلى المردود الكهربائي العالي لخلية الوZAFCقود بالوقود الهيدروكابوني hydrocarbon fuels والناقلية العالية للوسيط لابد أن تعمل هذه الخلايا بدرجة حرارة تشغيل 700ºC. القطب الموجب مكون من الزنك حيث يزود بالهيدروجين أو بالهيدروكاربون. والقطب السالب منفصل عن المنبع الهوائي بواسطة قطب ناشر للغاز gas diffusion electrode (GDE) وهو غشاء نافذ يسمح بمرور الأكسجين من الجو عبره. في القطب السالب يتفاعل الأكسجين مع الهيدروجين ليشكل ماء وايونات الهيدروكسيل hydroxyl ions.

(more…)

أنواع خلايا الوقود : خلايا الوقود العكوسة 7/8

خلايا الوقود العكوسة Regenerative Fuel Cells  :

Regenerative Fuel Cells

خلايا الوقود العكوسة(RFC) هي نظام يعمل كدارة مغلقة ويمكن أن يخدم كعنصر اقتصادي متجدد لتوليد الهيدروجين. خلايا الوقود التي تولد كهرباء, حرارة وماء مقطر من الهيدروجين والأكسجين ممكن أن تستخدم لتوليد الطاقة للمصانع ووسائل النقل والمنازل، كما يمكن توليد الهيدروجين من عملية التحليل الكهربائي للماء, عبر تحليله للهيدروجين والأكسجين باستخدام طاقة متجددة مثل طاقة الرياح أو الشمس أو حرارة جوف الأرض.

(more…)

أنواع خلايا الوقود : خلايا الميثانول 6/8

خلايا الميثانول Direct Methanol Fuel Cells :

Direct Metanol Fuel Cell

التقنية المستخدمة في خلايا الميثانول (DMFC) لازالت بمراحل مبكرة من التطور، لكنها مرشحة للاستخدام بتغذية الهواتف النقالة والكمبيوترات المحمولة بالسنوات المقبلة. خلايا الميثانول مشابهة لخلايا الوقود ذات غشاء التبادل الالكتروني بأن لها وسيط بولميري وحاملات الشحنة هي ايونات الهيدروجين (البروتونات)، لكن الميثانول السائل (CH3OH) يؤكسد بوجود الماء في القطب الموجب ويولد ثاني أكسيد الكربون CO2, وايونات الهيدروجين والالكترونات التي تسري بالدارة الخارجية مكونة تيار كهربائي. ايونات الهيدروجين تعبر من خلال الوسيط وتتفاعل مع الأكسجين من الجو ومع الالكترونات من الدارة الخارجية وتشكل ماء عند القطب السالب .

(more…)

أنواع خلايا الوقود : خلايا وقود غشاء التبادل البروتوني 5/8

خلايا وقود غشاء التبادل البروتوني Proton Exchange Membrane Fuel Cells :‫‪Proton Exchange‬‬ ‫‪Membrane Fuel Cells

خلايا الوقود ذات غشاء التبادل البروتوني(PEMFC) هي من أفضل أنواع خلايا الوقود للاستخدام كمصدر كهربائي يغذي وسائل النقل الذي قد يستخدم في المستقبل كبديل لمحركات الاحتراق الداخلي internal combustion engines التي تستخدم الديزل أو الغازولين كوقود. أول استخدام لهذه الخلايا كان بالستينات من قبل ناسا في (NASA Gemini program). يتم حاليا تطوير خلايا وقود غشاء التبادل الالكتروني وتعمل في أنظمة باستطاعة من 1W إلى 2kW.

(more…)

أنواع خلايا الوقود : خلية وقود الأوكسيد الصلب 4/8

خلية وقود الأوكسيد الصلب Solid Oxide Fuel Cell :Solid Oxide FuelCell

خلية وقود الأكسيد الصلب (SOFC) هي حالياً خلية الوقود ذات أعلى درجة حرارة للتشغيل حيث أنها تعمل بمجال ما بين 600ºC–1000ºC وتستخدم أنواع وقود مختلفة. حتى تعمل الخلية الوقودية بدرجة الحرارة العالية هذه يكون الوسيط فيها عبارة عن مادة خزفية صلبة رقيقة (solid oxide) موصلة لايونات الأكسجين (O-2) وقد طورت خلايا الوقود هذه في نهاية الخمسينات. هذا النوع من الخلايا يصمم بطريقتين إما بشكل مسطح أو اسطواني.

(more…)

أنواع خلايا الوقود : خلايا وقود الكربون المذاب 3/8

خلايا وقود الكربون المذاب Molten Carbonate Fuel Cells (MCFC) :molten carbonate fuel cell

هي من أنواع خلايا الوقود ذات درجات الحرارة العالية درجة حرارة العمل المرتفعة تسمح باستخدام الغاز الطبيعي كوقود مباشرة بدون الحاجة لاستخدام وحدة لمعالجة الغاز fuel processor ويمكن استخدام وقود ذو طاقة حرارية منخفضة من المصانع ومصادر الوقود الأخرى. طورت خلايا وقود الكربون المائعة بمنتصف الستينات حيث تم تطوير طرق استخراج المواد المصنعة منها وتم تطوير أداءها وقدرت تحملها endurance.

(more…)

أنواع خلايا الوقود : خلايا الوقود الحمضية الفسفورية 2/8

خلايا الوقود الحمضية الفسفورية (PAFC):Phosphoric Acid Fuel Cell

خلايا الوقود الحمضية الفسفورية من أول أنواع الخلايا التي توفرت بشكل تجاري. بدأ تطويرها منذ منتصف الستينات وبدأت التجارب عليها بالسبعينات,لذا فهي متطورة من ناحية أداءها واستقرارها وكلفتها.هذه الخصائص جعلت من الخلايا الحمضية الفسفورية مرشحاً جيداً للاستخدام مبكراً. تستخدم خلايا الوقود (PAFC) الحمض الفسفوري (phosphoric acid (H3PO4)) كوسيط حيث أن التشرد لهذا الوسيط هو 100%.لكن نسبة التشرد هذه تنخفض مع انخفاض درجة الحرارة لذا فخلايا الحمض الفسفوري تحتاج لحرارة عالية للعمل بحدود (150ºC-220ºC) .

(more…)

تابعنا
FacebookGooglePlusLinkedInTwitterRSS
النشرة البريدية

اشترك بالنشرة البريدية للرسائل الإخبارية:

استفتاءات

كيف وجدت التصميم الجديد للموقع ؟

View Results

جاري التحميل ... جاري التحميل ...