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.

تستخدم هذه الخلايا غشاء صلب بولميري solid polymers membrane (غشاء بلاستيكي رقيق) كوسيط. هذا البوليمير نافذ للبروتونات المشبعة بالماء ولا يمرر الالكترونات. الوقود المستخدم في خلايا غشاء التبادل الكتروني هو الهيدروجين وحاملات الشحنة هي ايونات الهيدروجين الموجبة (بروتونات). في القطب الموجب ينقسم الهيدروجين إلى ايونات هيدروجين (بروتونات) والكترونات. تعبر ايونات الهيدروجين الوسيط إلى القطب السالب بينما تسري الالكترونات عبر دارة خارجية لتولد الكهرباء ،الأكسجين (من الهواء) يندمج مع الكترونات وايونات الهيدروجين مكوناً الماء , التفاعلات الكيميائية عند الأقطاب تكون كالتالي :

التفاعلات في القطب الموجب   (Anode Reaction)

2H2 ⇒ 4H+ + 4e

التفاعلات في القطب السالب   (Cathode Reaction)

O2 + 4H+ + 4e ⇒ 2 H2O

التفاعل النهائي     (Overall Cell Reaction)

2H2 + O2 ⇒ 2 H2O

Proton-Exchange-Membrane-(PEM)-Fuel-Cells---600mW

مقارنة مع الأنواع الأخرى من خلايا الوقود فإن خلايا غشاء التبادل البروتوني تولد طاقة أكبر لوزن أو حجم خلية معطى. خاصية الكثافة الكهربائية العالية هذه تجعلها خلايا وقود ذات وثوقية عالية و وزن خفيف ،بالإضافة إلى ذلك فان خلايا الوقود ذات غشاء التبادل الالكتروني تعمل بدرجة حرارة اقل من 100ºC أي أنها تعمل بسرعة ( لأن ظروف عملها موفرة ). هذه الميزات والاستجابة السريعة لتغير الطلب على الكهرباء التي تؤمنها خلايا الوقود هذه يجعلها المرشح الأكبر للاستخدام في الآليات الكهربائية المختلفة. المزايا الأخرى التي يقدمها الوسيط الصلب مقارنة بالوسيط السائل, فان بناء الخلايا يكون أسهل من حيث وصل القطبين الموجب والسالب والوسيط. لذا فان تكلفته تصنيعه أقل. أيضاً فان الوسيط الصلب محصن أكثر ضد المشاكل المختلفة التي تتعرض لها خلايا الوقود مثل التآكل, بالتالي فان الميزة الأهم للوسيط الصلب على الأنواع الأخرى لخلايا الوقود انه يعمل على زيادة عمر خلية الوقود وبالتالي المكدس ككل.

لكن لدرجة الحرارة المنخفضة مساوئها أيضاً, فدرجة حرارة تشغيل خلية الوقود ذات غشاء التبادل البروتوني منخفضة اقل من 100ºC وهي ليست عالية لتكفي لتشكيل الوقود ذاتياً داخل الخلية. أيضا من مساوءها انه لابد أن يكون الوسيط مشبع بالماء حتى يعمل بشكل نظامي, أي لابد من التحكم و السيطرة بشكل كامل وبحذر على درجة رطوبة القطبين الموجب والسالب لها.

عن الكاتب

م.لمى الفخري

HomepageTwitterGoogle+
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

HomepageTwitterGoogle+
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

جاري التحميل ... جاري التحميل ...