محققان دانشگاه امیرکبیر با همکاری دانشگاه دلاویر آمریکا روشی را برای بهینه‌سازی پیل سوختی ارائه کردند که استفاده از آن موجب افزایش ۲۰ درصدی چگالی توان پیل‌های سوختی شده است.

پیل سوختی پلیمری

به گزارش  ایسنا، دکتر هادی حیدری مجری طرح مطالعات در قالب رساله دکتری با عنوان«بهبود کارایی پیل سوختی غشاء تبادل پروتون» است که در دانشکده مهندسی مکانیک تحت راهنمایی آقایان دکتر کرمانی و دکتر دبیر اجرایی شد.

وی گفت: پیل سوختی فناوری‌های نوین برای تولید انرژی هستند که از واکنش مستقیم سوخت و اکسید کننده‌ها بدون ایجادآلایندگی‌های زیست محیطی و صوتی، انرژی الکتریکی را باراندمان بالا تولید می‌کند.

وی پیل‌های سوختی را دسته‌ای از انرژی‌های تجدید پذیر دانست و ادامه داد: پیل سوختی مورد مطالعه در این تحقیقات، پیل سوختی غشاء تبادل پروتون است که از یک غشاء پلیمری تشکیل شده تا تبادل پروتونی در آن رابه سهولت انجام شود.

حیدری، عدم آلایندگی زیست محیطی و راندمان و چگالی توان بالا را از مزایای این نوع پیل سوختی نام برد که موجب استفاده از این فناوری در خودروها می‌شود و یادآور شد: یکی از دلایل عمده گرمایش جهانی استفاده از سوخت‌های فسیلی در خودروها است و مطالعات نشان داده که اگر با روند فعلی از خودروهای با سوخت فسیلی استفاده شود، تا سال ۲۱۰۰ حدود ۶۰ درصد به میزان فعلی گازهای گلخانه‌ای افزوده خواهد شد.

مجری طرح، استفاده از خودروها با فناوری پیل سوختی را راهکاری موثر برای کاهش آلایندهای زیست محیطی نام برد و اضافه کرد: در این مطالعات ما بر روی بهبود کارایی این نوع از پیل‌های سوختی تمرکز کردیم.

وی با تاکید بر این که پیل‌های سوختی دارای لایه‌های مختلف است، افزود: بنابر فناوری استفاده شده در هر لایه نیاز به متخصصان برق، ‌مکانیک، شیمی و غیره دارد تا یک پیل سوختی ساخته شود.

حیدری صفحات دوقطبی را یکی از اجزای اصلی پیل سوختی برشمرد که تاثیر بسزایی بر روی وزن، چگالی توان و قیمت پیل سوختی دارد و ادامه داد: این صفحات که در دو سمت آند و کاند پیل سوختی قرار دارند، از یکسری کانال‌هایی تشکیل شده که وظیفه آنها توزیع یکنواخت جریان واکنشگر است.

مجری طرح، جریان واکنشگر برای آند را هیدروژن و برای کاتد را هوا به عنوان اکسید کننده دانست و اظهار کرد: در این مطالعه از یک روش نوین برای میدان‌های جریان صفحات دو قطبی استفاده شد.

به گفته وی در این مطالعه نشان دادیم که مانع گذاری در مسیر کانال‌های جریان‌ باعث افزایش غلظت جریان واکنشگر بر روی سطح کاتالیست می‌شود.

وی سطح کاتالیست را سطحی معرفی کرد که عمده واکنش‌های پیل سوختی در آن صورت می‌گیرد و گفت: افزایش غلظت جریان واکنشگر موجب بهبود کارایی پیل سوختی می‌شود.

حیدری، با تاکید بر این که در این مطالعه از دو روش شبیه سازی عددی و تست‌های تجربی استفاده شده است، اضافه کرد: در روش عددی از شبیه سازی ۳ بعدی یک مجموعه پیل سوختی با ۹ لایه استفاده شد و با مطالعات پارامترهای مختلف، مناسب‌ترین طرح برای میدان جریان‌ صفحات دو قطبی انتخاب شد.

این دانش آموخته دانشگاه صنعتی امیرکبیر، مقایسه طرح بهینه و طرح اولیه پیل سوختی را گام بعدی این مطالعات ذکر کرد و یادآور شد: نتایج نشان داد که با این طرح نوین صفحات دوقطبی کارایی پیل سوختی حدود ۲۰ درصد نسبت به طرح‌های قبلی بهبود یافته است.

به گفته وی ساخت و تست این پیل‌های سوختی در این تحقیق با همکاری مرکز تحقیقات پیل سوختی دانشگاه دلاویر آمریکا انجام شده است. از نتایج این مطالعه، ۱۰مقاله در مجلات ISI منتشر شده است.