دانشگاه آزاد اسلامی

واحد تهران جنوب

دانشکده تحصیلات تکمیلی

“M.Sc” سمینار برای دریافت درجه کارشناسی ارشد

مهندسی شیمی – محیط زیست

عنوان:

شبیه سازی هیدرودینامیکی راکتورهای هوایی با استفاده از cfd

چکیده:

پیل سوختی دستگاهی است الکتروشیمیایی که انرژی شیمیایی حاصل از یک واکنش شیمیایی را به انرژی الکتریکی مفید تبدیل می کند. تبدیل انرژی در پیل سوختی تبدیل مستقیم انرژی شیمیایی به انرژی الکتریکی است.

فصل اول

مقدمه

سوخت های فسیلی منابع انرژی رو به زوالی هستند که جامعه روبه توسعه انسانی را در آینده ای نه چندان دور دچار کمبود سوخت می سازد. با رشد سریع جمعیت و رسیدن آن به مرز 10 میلیار نفر تا 50 سال دیگر نیاز به منابع پایان پذیر سوخت افزایش خواهد یافت. از طرفی وسعت آلودگی ناشی از سوخت های فسیلی زندگی در کره خاکی را دچار مشکل ساخته است. در این ارتباط شاهد قوانین سخت زیست محیطی و تخصیص اعتبارهایی برای تحقیق در زمینه بهره برداری از انرژی های نو بوده ایم.

به هر ترتیب ضرورت انتخاب جایگزین مناسب، ارزان قیمت و تمیز برای سوخت های فسیلی آشکار است. از جمله انرژی الکتریکی تولید شده به وسیله پیل های سوختی است، که به دلیل بازدهی بسیار بالا و عدم آلایندگی محیط زیست ونیز مصرف هیدروژن به عنوان سوخت، در حال حاضر راه حل مناسبی جهت عبور از تنگنای انرژی و آلودگی محیط زیست می باشد (گاز هیدروژن را می توان از منابع انرژی تجدید پذیر و تجدید ناپذیر بدست آورد، امروزه اقتصادی ترین روش تولید هیدروژن استفاده از گاز طبیعی است).

پیل های سوختی بسیار کمتر از سوخت های فسیلی باعث آلودگی هوا می شوند، چون تنها خروجی آنها آب خالص است (در صورتی که از متانول به عنوان سوخت استفاده شود، آلاینده های خروجی مقدار بسیار ناچیزی منوکسیدکربن و اکسیدهای نیتروژن هستند که در حین تبدیل سوخت حاصل می شوند).

بازدهی پیل های سوختی حدود سه برابر موتورهای احتراق داخلی است (بازدهی پیل سوختی 40 تا 60 درصد است. در حالی که بازدهی خودروهای دارای موتور احتراق داخلی، کمتر از 17 درصد می باشد). پیل های سوختی دارای قسمت یا قسمت های متحرک نیس ن تد . بنابراین به تعمیر یا تعویض قطعات احتیاج ندارند. صدای ناشی از کار پیل های سوختی بسیار کمتر از صدای موتور خودروهای احتراق داخلی است و احتمال انتقال پیل های سوختی از یک خودرو از کار افتاده به خودرو دیگر وجود دارد.

ابعاد استفاده از پیل های سوختی بسیار گسترده است. به عنوان مثال می توان از آنها در زیر دریایی ها، سفینه های فضایی، کشتی ها، هواپیماها و… استفاده کرد و یا آنها را در خودروها اعم از اتوبوس ها، کامیون ها، مینی بوس و سواری ها بکار برد. در مناطق دور افتاده که امکان استفاده از شبکه برق سراسری وجود ندارد (روستاها) می توان از آنها به مثابه نیروگاه استفاده کرد. همچنین می توانند منبع تأمین نیروی برق برای مناطق حساسی نظیر بانک ها، مراکز معاملات سهام، بیمارستان ها و مراکز رایانه ای باشند.

1-1- تعریف پیل سوختی

پیل سوختی دستگاهی است الکتروشیمیایی که انرژی شیمیایی حاصل از یک واکنش شیمیایی را به انرژی الکتریکی مفید تبدیل می کند. تبدیل انرژی در پیل سوختی تبدیل مستقیم انرژی شیمیایی به انرژی الکتریکی است.

عملکرد پیل سوختی مانند باتری نیست که انرژی را ذخیره کند، بلکه در پیل سوختی حالتی از انرژی به حالت دیگر تبدیل می شود. به طوری که در این تبدیل مواد داخل پیل مصرف نمی شوند . همچنین چگالی انرژی باتری کمتر از پیل سوختی است و فرآیند شارژ نمودن باتری بسیار پیچیده تر از پر کزدن تانک سوخت پیل سوختی می باشد. در باتری ها بعد از چندین بار شارژ شدن توان تبدیلات الکتروشیمیایی کاهش می یابد، حال آنکه در پیل های سوختی چنین محدودیتی وجود ندارد، به عنوان مثال توده پیل های سوختی کار کرده در یک خودرو قابل انتقال به خودرو جدید می باشد.

برای دانلود متن کامل پایان نامه اینجا کلیک کنید.