انجمن های تخصصی فلش خور

براي خانه ها و ايستگاههاي توليد برق، سوختهايي چون گاز طبيعي و پروپان مناسبترند. بسياري از خانه ها و ايستگاههاي توليد برق قبلاً به منابع گاز طبيعي، لوله كشي و متصل شده اند. بعضي خانه ها نيز كه لوله كشي نشده اند ، مخزن پروپان دارند.

بنابراين معقول به نظر مي رسد كه اين سوختها را به هيدروژن تبديل كرده تا در سلولهاي سوختي ساكن استفاده شوند.

متانول و گاز طبيعي هردو مي توانند در يك مبدل گازي (steam reformer) به هيدروژن تبديل شوند.

مبدل گازي (steam reformer)

دو نوع مبدل گازي وجود دارد؛ يكي متانول و ديگري گاز طبيعي را بازسازي مي كند.

بازسازي متانول

فرمول مولكولي متانول CH3OH است. هدف مبدل اين است كه حداكثر هيدروژن (H) ممكن را از اين مولكول جدا كند طوري كه ميزان نشر آلاينده هايي چون كربن مونواكسيد را به حداقل برساند.اين فرآيند با تبخير متانول مايع و آب آغاز مي گردد. گرمايي كه در فرآيند بازسازي توليد شده بود، براي اين منظور (تبخير) استفاده مي شود. تركيب بخار آب و متانول (متانول گازي) از يك اتاقك داغ حاوي كاتاليزگر عبور داده مي شود.

هنگامي كه مولكول هاي متانول به كاتاليزگر برخورد مي كنند به مونواكسيد كربن (CO) و گاز هيدروژن (H2) تجزيه مي شوند:

CH3OH => CO + 2H2

بخار آب نيز به گاز هيدروژن و اكيسژن تجزيه مي شود. اين اكسيژن با CO تركيب مي شود تا CO2 بسازد. با اين روش، مقدار بسيار كمي CO آزاد مي شود چرا كه بيشتر آن به CO2 تبديل شده است:

H2O + CO => CO2 + H2


بازسازي گاز طبيعي

گاز طبيعي كه بيشترين ماده تركيبي آن متان(CH4) است ، با عملكردي مشابه پردازش مي گردد. متان موجود در گاز طبيعي با بخار آب واكنش داده و گازهاي مونواكسيد كربن وهيدروژن، آزاد مي كند:

CH4 + H2O => CO + 3H2

همانند عملي كه در بازسازي متانول انجام شد، بخار آب به گاز هيدروژن و اكسيژن تجزيه مي شود. اكسيژن با CO تركيب شده و CO2 حاصل مي گردد:

H2O + CO => CO2 + H2

هيچ كدام از اين تركيبها ايده آل نيستند؛ مقداري از متانول يا گاز طبيعي و مونواكسيد كربن بدون اينكه واكنش دهند باقي مي مانند. اين مواد در مجاورت يك كاتاليزگر با مقدار كمي هوا(براي تأمين اكسيژن) سوزانده مي شوند. اين عمل، بسياري از ملكولهاي CO باقي مانده را به CO2 تبديل مي كند.

بسياري روشهاي ديگر ممكن است استفاده شود تا آلاينده هاي ديگري همچون گوگرد كه ممكن است در گاز اگزوز باشند را پاك كنند.

به دو دليل حذف كردن مونواكسيد كربن از گاز اگزوز اهميت دارد: اول اينكه اگر CO از سلول سوختي عبور كند ، كيفيت عملكرد و طول عمر سلول سوختي كاهش مي يابد . دوم اينكه اين گاز يك آلاينده كنترل شده است كه بسياري از ماشينها مجازند تنها مقدار بسيار كمي از آن را توليد كنند.

پردازنده سوخت و سلول سوختي (ترجمه از عليرضا فغاني نيا)

براي توليد برق، سيستم هاي مختلفي بايد با هم كار كنند تا جريان الكتريكي خروجي را تأمين نمايند. يك سيستم معمولي از يك مصرف كننده الكتريكي (مثل اتاق خودرو يا موتور الكتريكي) يك سلول سوختي و يك پردازنده سوخت تشكيل شده است.

خودرويي كه با سلول سوختي كار مي كند را بررسي مي كنيم. وقتي كه شما پدال گاز(هيدروژن) را فشار مي دهيد، فعل و انفعالاتي به طور همزمان رخ مي دهند.

● كنترل كننده موتور الكتريكي شروع به برقراري جريان در موتور الكتريكي كرده و موتور الكتريكي نيز گشتاور بيشتري ايجاد مي كند

● در سلول سوختي، هيدروژن بيشتري واكنش مي دهد، الكترونهاي بيشتري توليد شده، در موتور و كنترل كننده الكتريكي جريان مي يابند و نياز بيشتر به انرژي را برطرف مي كنند.

● پردازنده سوخت، متانول بيشتري را درون سيستم - كه هيدروژن توليد مي كند- پمپ مي كند. پمپ ديگري جريان هيدروژني را كه به سلول سوختي مي رود افزايش مي دهد.

فعل و انفعالات متوالي مشابه اي نيز هنگامي كه دراتاق، مصرف انرژي بالا مي رود رخ مي دهد. مثلاً وقتي سيستم تهويه روشن مي شود برق خروجي سلول سوختي بايد سريعاً افزايش يابد وگرنه چراغها كم نور مي شوند تا اينكه سلول سوختي نياز انرژي را تأمين كرده و افت ولتاژ را جبران نمايد.

جنبه هاي منفي پردازنده هاي سوخت (ترجمه از عليرضا فغاني نيا)

پردازنده هاي سوخت زيانهايي نيز دارند. زيانهايي همچون آلودگي و تأثير روي بازده كلي.

آلودگي

اگرچه پردازنده هاي سوختي مي توانند گاز هيدروژن را براي سلول سوختي با آلودگي بسيار كمتر از يك موتور درون سوز تأمين نمايند، مقدار قابل توجهي دي اكسيد كربن (CO2) توليد مي كنند. اگرچه اين گاز يك آلاينده كنترل شده نيست، گمان مي رود كه در گرم شدن زمين (global warming) نقش داشته باشد.
اگر در يك سلول سوختي هيدروژن خالص استفاده شود ، تنها محصول فرعي آن ، آب (بخار آب) است. CO2 يا هيچ گاز ديگري توليد نمي شود. اما چون خودرو هايي با پردازنده هاي سوخت از سلول سوختي انرژي مي گيرند، مقدار كمي از آلاينده هاي كنترل شده (مثل مونواكسيد كربن) را توليد مي كنند، نمي توان نام وسايل نقليه پاك و غير آلاينده (ZEVs : zero emission vehicles) را با با توجه به قوانين آلودگي كاليفرنيا بر آنها نهاد. هم اكنون فناوري هاي اصلي كه تحت عنوان شناخته مي شوند ، خودرو هاي الكتريكي با باتري و خودرو هاي هيدروژني هستند.

به جاي تلاش در جهت بهبود پردازنده هاي سوخت براي حذف آلاينده هاي كنترل شده از آنها، برخي شركتها روي شيوه هاي جديدي براي ذخيره يا توليد هيدروژن در وسيله نقليه كار مي كنند. Ovonic روي مخزني از جنس هيدريد فلزي كار مي كند تا هيدروژن را مثل اسفنجي كه آب را جذب مي كند، جذب كند. با اين وسيله نيازي به مخزنهاي پرفشار نيست و مي توان ظرفيت هيدروژن وسيله نقليه را افزايش داد.

Powerball Technologies درنظر دارد از گلوله هاي پلاستيكي كوچكي كه مملو ازسديم هيدريد مي باشند استفاده كند. اين توپها وقتي باز شده و به داخل آب انداخته شوند هيدروژن توليد مي كنند. محصول فرعي اين واكنش سديم هيدرواكسيد مايع بوده كه يك ماده شيميايي صنعتي رايج است.

بازده

زيان ديگر پردازنده هاي سوخت اين است كه بازده كلي ماشيني كه با سلول سوختي كار مي كند را كاهش مي دهند. پردازنده سوختي ازگرما وفشاربراي كمك به انجام واكنشهايي كه هيدروژن آزاد مي كنند استفاده مي كند.