Language
Country/Area
No result found
nan
اعتبارًا من الطلب المتزايد على الطاقة المستدامة ، أصبحت خلايا الوقود القلوية (AFCs) شائعة بشكل متزايد.لا يمكن أن توفر خلية الوقود هذه الطاقة وتقليل الكربون فحسب ، بل لديها أيضًا كفاءة تحويل تصل إلى 70 ٪ ، مما يجعلها محورًا لاهتمام جميع مناحي الحياة.تستخدم خلايا الوقود القلوية الهيدروجين والأكسجين النقي كمواد خام لتوليد المياه الصالحة للشرب والطاقة الحرارية والكهرباء.
تعتمد خلايا الوقود القلوية على تفاعلات الأكسدة والاختزال لتوليد الطاقة من خلال التفاعل بين الهيدروجين والأكسجين.
مبدأ التشغيل الأساسي لخلايا الوقود القلوية ينطوي على التفاعل الجزيئي للهيدروجين والأكسجين.في القطب السلبي ، يتأكسد الهيدروجين ويكون التفاعل كما هو موضح أدناه:
H2 + 2OH- ⟶ 2H2O + 2E-
تنتج هذه العملية الإلكترونات الرطوبة والإصدارات ، والتي تتدفق إلى القطب الإيجابي مع الدائرة الخارجية ، حيث تخضع لتفاعل تخفيض مع الأكسجين:
O2 + 2H2O + 4E- ⟶ 4OH-
يستهلك التفاعل بأكمله جزيءًا للأكسجين وجزيئين للهيدروجين ، مما ينتج عن جزيئين ماء ، ويصدر الكهرباء والحرارة في وقت واحد.
المنحل بالكهرباء من خلية الوقود القلوية عادة ما يكون محلول قلوي مائي مشبع ، مثل هيدروكسيد البوتاسيوم (KOH).ومع ذلك ، فإن هذه الأنظمة حساسة لثاني أكسيد الكربون (CO2).إذا كان ثاني أكسيد الكربون موجودًا في الهواء ، فقد يتم تحويل KOH إلى كربونات البوتاسيوم (K2CO3) ، مما يؤثر على أداء خلايا الوقود.على الرغم من أن CAD قد جادل حول هذا الموضوع ، لا يوجد اتفاق بين الأكاديميين.
بسبب تعقيد العملية ، يدرك العديد من الباحثين أن مشكلة التسمم لخلايا الوقود القلوية قد تكون لا رجعة فيها أو قابلة للاسترداد ، اعتمادًا على الموقف.
يمكن تقسيم خلايا الوقود القلوية إلى فئتين: الشوارد الثابتة والكهارل المتدفق.عادةً ما تستخدم الشوارد الثابتة طبقات عزل الأسبستوس مع هيدروكسيد البوتاسيوم المشبع ، والتي يمكن إعادة تدويرها بعد تشكيل الماء.على النقيض من ذلك ، يسمح تصميم التدفق بالكهرباء بالكهرباء بالتدفق بين الأقطاب الكهربائية ، والتي يمكنها إدارة توليد المياه وإزالتها بشكل أفضل.
تكمن مزايا تصميم نظام هيدروكسيد الليثيوم في تكلفته المنخفضة والقدرة على استبدال الشوارد ، على الرغم من أنه يتم تشغيله حاليًا بشكل أساسي في بيئة الأكسجين النقي.هذا التصميم يقلل من تكلفة اختيار المواد لأن المحفز المطلوب يمكن استخدامه مع المعادن غير الواضحة ، ويمكن استخدام مواد مثل الحديد أو النحاس بشكل فعال.
الكفاءة الكهربائية لخلايا الوقود القلوية أعلى بشكل عام من خلايا الوقود القائمة على الكهربة الحمضية ، وذلك بفضل المزايا التي يجلبونها إلى الكيمياء.
مقارنة بخلايا الوقود الحمضية ، فإن خلايا الوقود القلوية لها حركية كهروكيميائية أفضل في نطاق درجة حرارة التشغيل (إلى 90 درجة مئوية).في استخدام المحفزات ، نظرًا لأن البيئة القلوية يمكن أن تعزز تفاعل تقليل الأكسجين وتسريع أكسدة الوقود ، فإن الطلب على المحفزات يقلل من العتبة للاختيار ويقلل من تكاليف الإنتاج.
في الوقت الحاضر ، تبدو خلايا الوقود القلوية جيدة في التطوير التجاري ، ويتم وضع العديد من المنتجات الجديدة باستمرار في السوق لتعزيز تطبيق هذه التكنولوجيا.على سبيل المثال ، طورت بعض الشركات نسخة ثنائية القطب من التكنولوجيا ، والتي أدت إلى تحسين الأداء بشكل كبير.وضع هذا الأساس للتطبيقات المستقبلية ، مثل السفينة الأولى التي تعمل بها خلايا الوقود "Hydra" ، والتي تستخدم نظام AFC.
بالإضافة إلى ذلك ، فإن ظهور خلايا الوقود القلوية الصلبة ، باستخدام أغشية تبادل الأنيون الصلبة لاستبدال الشوارد السائلة ، نجح في حل مشكلة التسمم ، مع توسيع نطاق التشغيل الآمن ، مما يسمح لها باستخدام ناقلات الهيدروجين الغنية بفعالية ، مثل حلول اليوريا السائلة أو مجمعات الأميين المعدنية.
ومع ذلك ، مع تقدم تكنولوجيا خلايا الوقود القلوية ، نحتاج أيضًا إلى التفكير في مستقبل هذه التكنولوجيا.هل يمكن أن يكتسب مكانًا في سوق الطاقة المتجددة المستقبلية وتصبح خيارًا أكثر ملاءمة للبيئة وفعالية؟
