7358

طراحي پيل سوختي الكتروليت پليمر جامد با چرخه ي بسته و خوراك آب خالص به جاي سوخت هاي فسيلي در خودروهاي برقي

كارشناسي

مهندسي شيمي

1400

دكتر سوسن روشن ضمير

-

1400/07/06

دانشكده ي مهندسي شيمي، نفت و گاز

Design a Closed-Cycle PEM Fuel Cell System with Pure Water Feed Instead of Fossil Fuels in Electric Eehicles

افزايش آلودگي هاي زيست محيطي ناشي از مصرف سوخت هاي فسيلي موجب شده است تا به اجراي سياست هاي مناسب براي به كارگيري فناوري هاي پاك، به ويژه در بخش حمل و نقل شهري، توجه شود. با رونق بيشتر خودروهاي الكتريكي و توجه روزافزون به خودروهاي دوستدار محيط زيست، انواع مختلفي از خودروهاي پاك ابداع و توليد مي شوند. يكي از آن ها، خودروهاي پيل سوختي نام دارند. اين خودروها به جاي بنزين، هيدروژن مصرف مي كنند و خروجي آن ها، بخار آب است. هيدروژن مصرفي اين نوع از خودرو ها را مي توان از روش هاي مختلف توليد كرد. يكي از بي آلاينده ترين روش ها، توليد اين گاز با استفاده از الكتروليزر است كه مي توان بدون نياز به جايگاه هاي هيدروژن، اين گاز را جهت مصرف در پيل سوختي، درون خود خودرو توليد كرد. سيستم ذخيره انرژي الكتروليزر و پيل سوختي طراحي شده در اين پروژه شامل الكتروليزرغشاي تبادل پروتون، مخزن ذخيره هيدروژن و اكسيژن با فشار بالا و پيل سوختي غشاي تبادل پروتون است. مي توان با استفاده ي دوباره از آب توليدي در خروجي پيل سوختي به عنوان خوراك ورودي الكتروليزر، ميزان آب مصرفي را كاهش داد. يك سيستم اوليه از اين چرخه ي بسته در نرم افزار اسپن هايسيس شبيه سازي شد كه شامل دو راكتور(در نقش الكتروليزر و پيل سوختي) و مخازن ذخيره گاز اكسيژن، هيدروژن و آب بود. هدف از اين كار، طراحي پيل سوختي با توان خروجي 50 كيلو وات است كه هيدروژن و اكسيژن مورد نياز آن، با استفاده از الكتروليزر تامين مي شود. توان مورد نياز الكتروليزر از ترمز هاي خودرو كه از نوع بازيافتي هستند، تامين مي شود. طبق نتايج بدست آمده از شبيه سازي، توان ورودي الكتروليز 04/68 كيلووات، دبي جرمي آب ورودي به كل سيستم( بعد از راه اندازي اوليه) 008/4 كيلوگرم بر ساعت با دما و فشار استاندارد( 25 درجه سانتي گراد و 1 بار)، دبي آب برگشتي از پيل سوختي 39/15 كيلوگرم بر ساعت، بازده پيل سوختي 80 درصد و بازده الكتروليزر،75 درصد است.

پيل سوختي غشاي تبادل يون، الكتروليزر غشاي تبادل يون، خودرو هاي برقي، هيدروژن