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.

في دراسة اجراها معهد خلايا الوقود في فانكوفر, كندا على خلية غشاء التبادل البروتوني proton exchange membrane fuel cell EMFC ذات مساحة فعالة بحدود 46 cm2 عند درجة حرارة 70Co ونسبة رطوبة 100% وعند ضغط متغير من 1 الى 3 ضغط جوي atm.حيث تم تغذية الخلية بهيدروجين نقي وهواء عبر نظام تحكم بالتدفق .كانت النتائج كما هي موضحة بالشكل التالي نلاحظ ان آداء خلية الوقود يتحسن بزيادة الضغط ويظهر ايضا ان توتر الدارة المفتوحة open circuit voltage OCV لخلية الوقود يرتفع بزيادة الضغط ومن هنا يمكن استنتاج ان زيادة الضغط جيدة لأداء خلايا الوقود ذات غشاء التبادل البروتوني مع ان بعض الدراسات اوضحت ان زيادة الضغط تزيد من نسبة عبور الهيدروجين وبالتالي تؤثر سلبا على آداء الخلية لكن الاثر الأيجابي لزيادة التوتر على توتر الدارة المفتوحة وعلى الطاقة الحركية للتفاعل يطغى على هذا الاثر السلبي البسيط ويؤدي الى تحسين عام في الأداء.

Pressure Effect

في دراسة أجرتها جامعة Chiang Mai عن أثر الحرارة على على أداء خلية الوقود ذات غشاء التبادل البروتوني PEMFC’s في جو رطب حصلت على منحنيات العمل التالية :أظهرت النتائج ان آداء خلية الوقود PEM المختبرة ذات مساحة سطح 50cm2 يتحسن بارتفاع درجة الحرارة ,يمكن تفسير هذا أنه عند ازدياد درجة الحرارة تزداد الطاقة الحركية للجزيئات وبالتالي تزداد ايضا سرعة التفاعلات الكيميائية داخل الخلية مما يحسن من آدائها. بالإضافة الى ان مقاومة الخلية الكهربائية (التسلسلية) تنخفض بازدياد درجة الحرارة مما يزيد ايضا من الطاقة المولدة.

Temp Effect

لكن لابد من الأخذ بعين الاعتبار انه عند ارتفاع درجة الحرارة الى قيمة عالية جدا اعلى من القيمة الحدية التي تتحملها الخلية يمكن ان تؤدي لجفاف غشاء خلية الوقود وتبخر المياه فيه ,مما يؤدي الى زيادة كبيرة بمقاومة الغشاء لتوصيل البرتونات وبالتالي الى الحصول على نتائج عكسية.جميع خلايا الوقود تقريبا تعطي آداء افضل عند الضغط العالي وعند درجات الحرارة العالية لانها تحفز التفاعلات الكيميائية فيها. مع الأخذ بعين الاعتبار ان لكل نوع من أنواع خلايا الوقود له درجة حرارة تشغيل معينة وضغط معين تعمل عنده الجدول التالي يوضح اهم انواع خلايا الوقود ويلخص مميزاتها ودرجة حرارة عملها.

FurlCell Characteristics

المراجع:

  1. Effect of Operating Backpressure on PEM Fuel Cell Performance _ J. L. Zhang, H. Li, J. J. Zhang _2008

  2. Scaleup Effect on Performance of Proton Exchange Membrane Fuel Cell _ Hong Leelasupakorn, Amaraporn Kaewchada, Watcharapon Traisantikul, Withawin Tiengtrakarnsuk, Sunun Limtrakul, and Terdthai Vatanatham _ 2007

عن الكاتب

م.لمى الفخري

Homepage Twitter Google+
م.لمى الفخري
باحثة ومهندسة في مجال الطاقات المتجددة تخرجت من جامعة دمشق عام 2010 وتقوم حاليا بالتحضير لرسالة الماجستير شاركت في عدة مؤتمرات وورش عمل عن الطاقات المتجددة وتقنياتها كان أبرزها: مؤتمر عن كفاءة الطاقة والطاقات المتجددة ضمن اطار الأسبوع البيئي السوري اﻷلماني الخامس 2010. وشاركت بورشة عمل عن تركيب ألواح الخلايا الشمسية تم فيها تركيب محطة خلايا شمسية باستطاعة 9 كيلووات في المنطقة الصناعية "الشيخ نجار". صفحة الكاتب

م.محمد نور زوكار

Homepage Twitter Google+
م.محمد نور زوكار
مهندس طاقة كهربائية اختصاص طاقات متجددة، تخرج سنة 2010 وحاليا يقوم باتمام دراسته للماجستير في هندسة الطاقات المتجددة. شارك في عدة مؤتمرات وورش عمل عن الطاقات المتجددة وتقنياتها كان أبرزها: مؤتمر عن كفاءة الطاقة والطاقات المتجددة ضمن اطار الأسبوع البيئي السوري اﻷلماني الخامس 2010. كما شارك بورشة عمل عن تركيب ألواح الخلايا الشمسية تم فيها تركيب محطة خلايا شمسية باستطاعة 9 كيلووات في المنطقة الصناعية "الشيخ نجار". صفحة الكاتب

م.اسامة الفاضل

م.اسامة الفاضل
مهندس طاقة كهربائية باختصاص طاقات متجددة خريج عام 2010، وفي صدد اكمال رسالة ماجستير في هندسة الطاقات المتجددة. يعمل في مجال الخلايا الكهروضوئية، شارك في عدد من المؤتمرات منها الأسبوع السوري الألماني الخامس والمؤتمر السوري الفرنسي، كما شارك بورشة عمل لتركيب محطة كهروضوئية مربوطة مع الشبكة باستطاعة 9 كيلو واط على مبنى الشيخ نجار في المدينة الصناعية بحلب. والتحق بعدد من الدورات التدريبة منها دورة لشركة Shell لادارة المشاريع الصغيرة. صفحة الكاتب
لا يوجد تعليقات - أضف تعليق

أضف تعليق

لن يتم نشر عنوان بريدك الإلكتروني. الحقول الإلزامية مشار إليها بـ *

بإمكانك استخدام وسوم و صفات HTML : <a href="" title=""> <abbr title=""> <acronym title=""> <b> <blockquote cite=""> <cite> <code> <del datetime=""> <em> <i> <q cite=""> <s> <strike> <strong>

تابعنا
FacebookGooglePlusLinkedInTwitterRSS
النشرة البريدية

اشترك بالنشرة البريدية للرسائل الإخبارية:

شارك
استفتاءات

كيف وجدت التصميم الجديد للموقع ؟

View Results

Loading ... Loading ...