چکیده
پردازنده های سوخت (FPs) با پردازنده سلول های سوختی (FCS) تولید برق در محل یکپارچه شده اند. فن آوری فرآیند که در FP ها به کار گرفته شده است باید به درستی و بر اساس ویژگی های سوخت و تحمل ناخالصی و مشخصات عملیاتی انتخاب شوند. پارامترهای شیمیایی، حرارتی و فرایند مورد نظر برای اطمینان از ادغام FP-FC نیاز به توجه دقیق و به موقع دارند. شیمی و مهندسی واکنش کاتالیستی تولید H2 در FP ها و استفاده از آن در electrocatalysis چالش های عمده ای فراهم می کند. تنظیمات راکتور، میزان کوچک بودن شان و هیدرودینامیک داخلی آن ها و سایر عوامل طراحی برای یکپارچه سازی مناسب نیاز است که در نظر گرفته شود. این مقاله در حال حاضر دانش مهندسی در یکپارچه سازی FP ها را بیان می کند و همچنین چشم انداز آینده-FC برای دستیابی کارآمد به FP-FC برای استقرار در مقیاس بزرگ را بیان می کند.
مقدمه
اگرچه منابع سوخت مانند متانول یا گاز طبیعی را می توان به طور مستقیم در سلول های سوختی که در طبیعت قرار دارند مورد استفاده قرار داد، سیستم های اینچنینی دارای اشکالاتی هستند، که می توان به چگالی انرژی کمتر و بهره وری عملیاتی، سینتیک اکسیداسیون آهسته از بسیاری از هیدروکربنی سوخت های کربنی و نیاز به تصفیه گسترده به حذف ناخالصی نامطلوب، اشاره کرد. سلول های سوختی که پردازنده های جدای سوختی (FP) را درگیر میکند موارد اولیه سوختی ممکن کسترده ایی را فراهم می کند که برای تولید هیدروژن با خلوص مناسب برای سلول سوختی به کار می روند. ادغام FC-FP سطح رضابت و مقبولیت زیادیی را به وجود آورده است. همچنین، از موانع موجود در توسعه زیرساخت های گسترده هیدروژن برای FCs ها، منجر به همکاری و یکی شدن اصلاح تسهیلات درفرم FPS شده است. مورد یاد شده شامل تله گوگرد، واحد تغییر آب و گاز سیستم های مناسب پاکسازی CO که برای تولید هیدروژن از منبع هیدروکربن سلول های سوختی با MA (FC) برای تولید در محل می باشد استفاده می شود. بهره وری عملیاتی آنها بستگی به مواد شیمیایی، حرارتی، ملاحضات دینامیک، FP و تنظیمات سیستم FC و سایر ناخالصی ها عوامل مختلف دارد. به طور کلی اجزای FC شامل 33% از فضا و هزینه عملیاتی می شود. سیستم های FC-PC شامل چالشهای صنعتی زیادی می باشند. مقالات چاپ شده در این زمینه برای یک بررسی مناسب اندک و ناکافی می باشد. این مقاله مروری بر وضعیت موجود و کنونی تکنولوژی FP و FC می باشد و همچنین شامل فاکترهای کلی که بر یکپارچه سازی و تکنولوژی های آینده آنها اثر می گذارد میکند وبه دنبال این است که آیا این عوامل آنها را پربازده تر و آسانتر می کند.
2. ویژگی های اساسی سیستم های FP وFC
2.1 طبقه بندی و مشخصات FC
FC در واقع یک دستگاه الکتروشیمیایی می باشد که انرژی سوخت یک هیدروژن شبه سوخت را به طور مستقیم به انرژی اکتریکی تبدیل می کند. تکنولوژی های FC توجه زیادی را در سراسر دنیا به خود جلب کرد که واین توجه به توسعه نیرگاه های جدید، خودرهای پیل سوختی و واحدهای قدرت معطوف می شد. FC ها بر اساس نوع اکترولیت به کار گرفته شده در آنها و همچنین دمای کاری آنها و نوع سوخت و اکسیدی که در آن به کار می رود دسته بندی می شوند. ]2[ موارد مهم شامل AFC، PEFC,PAFC,MCFC و SOFC می باشد. آنها بر اساس کاربردشان و مناطق به کارگیریشان در مراحل مختلف توسعه بازاری می باشند. در این بین AFC ها در معموریت های فضایی به کار بسته شدند و همچنین بسیار گران هستند چرا که آنها به هیدروزن و اکسیژن خالص برای راه اندازی نیاز دارند. PEFC ها و PEMFCها که کوچکترین و سبک ترین طراحی ها محسوب می شوند در سیستم های جایجایی و به طور خاص برای خودروهای التریکی به کار گرفته می شوند. پیشرفت های اخیر در PEMFCهای دما بالا رسیدن به بازده های بالا را امکان پذیر کرده اند و هچنین باعث افزایش استفاده از سوخت شده اند. حد تحمل CO در آنها بین 3000 و 5000ppm با ماندگاری غشایی 20000h می باشد. آنها به محیط مرطوب شده نیاز ندارند و بسیار کمتر از انواع مشابه دما پایین شان هستند. با افزایش انعطاف مصرف سوخت و سطح تحمل ناخالصی بالاتر، MCFC ها و SOFCهایی که در دماهای خیلی گرمتر کار میکنند، از نظر مقدار گرمای تولیدی اضافی بیشتر برای نیروگاها به صرفه تر می باشند. جدول 1 مشخصات FC را معیین می کند که بر اساس دمای کارکرد، بازده انتقال انرژی، بازه کاربرد توان، مناطق کاربرد و تحمل الودگی در هیدروژن مصرفی می باشد. مواد مصرفی آنها نوع کاربرد و تنوع کابردشان را معین می کند. مهندسی واکنش این FC ها به فهم ذات دینامکی غیر خطی آنها و انتقال حرارت وجرم کمک می کند.]5[ حساسیت کاتالیس فلزی استفاده شده در انها و تحمل الودگی آنها اثر عمیقی دارد در حالی که باعث پیشرفت یکپارچه سازی FP-FC می شود. آنها به امکاناتی نظیر مانفولد، مبدل حرارتی، مرطوب کننده ها، چگالنده، شیرها، فبلترها نیاز دارند. هر کدادم از این کاربردها نیاز به سخت افزار مختص خود و همچنین نرم افزار خاص خود می باشد برای اینکه به بهبنه ترین عملکرد برسد.
این مقاله در نشریه الزویر منتشر شده و ترجمه آن با عنوان پردازنده های سوخت در سایت ای ترجمه به صورت رایگان قابل دانلود می باشد. جهت دانلود رایگان مقاله فارسی و انگلیسی روی عنوان فارسی (آبی رنگ) کلیک نمایید.
منبع:
Fuel processor – fuel cell integration: Systemic issues and challenges
