تحقیق در مورد معرفی پیل سوختی25 ص

لینک دانلود و خرید پایین توضیحات

دسته بندی : وورد

نوع فایل :  .doc ( قابل ویرایش و آماده پرینت )

تعداد صفحه : 26 صفحه

 قسمتی از متن .doc : 

معرفی پیل سوختی / تاریخچه پیل سوختی /

اگر چه پیل‌سوختی به تازگی به عنوان یکی از راهکارهای تولید انرژی الکتریکی مطرح شده است ولی تاریخچه آن به قرن نوزدهم  و کار دانشمند انگلیسی سرویلیام گرو بر می‌گردد. او اولین پیل‌سوختی را در سال 1839 با سرمشق گرفتن از واکنش الکترولیز آب، طی واکنش معکوس و در حضور کاتالیست پلاتین ساخت.

واژه "پیل‌سوختی"  در سال 1889 توسط لودویک مند و چارلز لنجر به کار گرفته شد. آنها نوعی پیل‌سوختی که هوا و سوخت ذغال‌سنگ را مصرف می‌کرد، ساختند. تلاش‌های متعددی در اوایل قرن بیستم در جهت توسعه پیل‌سوختی انجام شد که به دلیل عدم درک علمی مسئله هیچ یک موفقیت آمیز نبود. علاقه به استفاده از پیل سوختی با کشف سوخت‌های فسیلی ارزان و رواج موتورهای بخار کمرنگ گردید.

فصلی دیگر از تاریخچه تحقیقات پیل‌سوختی توسط فرانسیس بیکن از دانشگاه کمبریج انجام شد. او در سال 1932 بر روی ماشین ساخته شده توسط مند و لنجر اصلاحات بسیاری انجام داد. این اصلاحات شامل جایگزینی کاتالیست گرانقیمت پلاتین با نیکل و همچنین استفاده از هیدروکسیدپتاسیم قلیایی به جای اسید سولفوریک به دلیل مزیت عدم خورندگی آن می‌باشد. این اختراع که اولین پیل‌سوختی قلیایی بود، “Bacon Cell” نامیده شد. او 27 سال تحقیقات خود را ادامه داد تا توانست یک پیل‌سوختی کامل وکارا ارائه نماید. بیکون در سال 1959 پیل‌سوختی با توان 5 کیلووات را تولید نمود که می‌توانست نیروی محرکه یک دستگاه جوشکاری را تامین نماید.

تحقیقات جدید در این عرصه از اوایل دهه 60 میلادی با  اوج گیری فعالیت‌های مربوط به تسخیر فضا توسط انسان آغاز شد. مرکز تحقیقات ناسا در پی تامین نیرو جهت پروازهای فضایی با سرنشین بود. ناسا پس از رد گزینه‌های موجود نظیر باتری (به علت سنگینی)، انرژی خورشیدی(به علت گران بودن) و انرژی هسته‌ای (به علت ریسک بالا) پیل‌سوختی را انتخاب نمود.

تحقیقات در این زمینه به ساخت پیل‌سوختی پلیمری توسط شرکت جنرال الکتریک منجر شد.  ایالات متحده فن‌آوری پیل سوختی را در برنامه فضایی Gemini استفاده نمود که اولین کاربرد تجاری پیل‌سوختی بود.

پرت و ویتنی دو سازنده موتور هواپیما پیل‌سوختی قلیایی بیکن را به منظور کاهش وزن و افزایش طول عمر اصلاح نموده و آن را در برنامه فضایی آپولو به کار بردند. در هر دو پروژه پیل‌سوختی بعنوان منبع انرژی الکتریکی برای فضاپیما استفاده شدند. اما در پروژه آپولو پیل‌های سوختی برای فضانوردان آب آشامیدنی نیز تولید می‌کرد. پس از کاربرد پیل‌های سوختی در این پروژه‌ها، دولت‌ها و شرکت‌ها به این فن‌آوری جدید به عنوان منبع مناسبی برای تولید انرژی پاک در آینده توجه روزافزونی نشان دادند.

از سال 1970 فنآوری پیل‌سوختی برای سیستم‌های زمینی توسعه یافت. تحریم نفتی از سال1973-1979 موجب تشدید تلاش دولتمردان امریکا و محققین در توسعه این فن‌آوری به جهت قطع وابستگی به واردات نفتی گشت.

در طول دهه 80 تلاش محققین بر تهیه مواد مورد نیاز، انتخاب سوخت مناسب و کاهش هزینه استوار بود. همچنین اولین محصول تجاری جهت تامین نیرو محرکه خودرو در سال1993 توسط شرکت بلارد ارائه شد.

انواع پیل‌سوختی و خصوصیات هر یک در جدول زیر مشخص است.

پیل سوختی قلیایی

پیل سوختی

متانولی

پیل سوختی

کربنات مذاب

پیل سوختی

اسید فسفریک

پیل سوختی

پلیمری

پیل سوختی

اکسیدجامد

الکترولیت

هیدروکسید پتاسیم

غشاء پلیمری

مایع کربنات مذاب ثابت

مایع اسید فسفریک ثابت

غشاء تعویض یونی

سرامیک

دمای عملیاتی

90-60

130-60

650

200

80

1000

بازده

60-40%

40%

60-45%

40-35%

60-40%

65-50%

توان تولیدی

تا 20 کیلووات

کمتر از 10 کیلووات

بیش از یک مگاوات

بیش از 50 کیلووات

تا 250 کیلووات

بیش از 200 کیلووات

کاربرد

زیر دریایی و فضایی

کاربردهای قابل حمل

نیروگاهی

نیروگاهی

وسائل نقلیه، نیرو گاهی کوچک

نیروگاهی

کارکرد و اهمیت پیل سوختی

شناخت کلی پیل‌سوختی

پیل‌‌سوختی نوعی سل الکتروشیمیایی است که انرژی شیمیایی حاصل از واکنش را مستقیماً به انرژی الکتریکی تبدیل می‌کند. سازه و بدنه اصلی پیل‌سوختی از الکترولیت، الکترود آند و الکترود کاتد تشکیل شده است. نمای کلی یک پیل‌سوختی به همراه گازهای واکنش دهنده و تولید شده و مسیر حرکت یونها در شکل ارائه شده است.

پیل سوختی یک دستگاه تبدیل انرژی است که به لحاظ نظری تا زمانی که ماده اکسید کننده و سوخت در الکترودهای آن تأمین شود قابلیت تولید انرژی الکتریکی را دارد. البته در عمل استهلاک، خوردگی و بد عمل کردن اجزای تشکیل دهنده، طول عمر پیل‌سوختی را کاهش می‌دهد.

در یک پیل‌سوختی، سوخت‌ به طور پیوسته به الکترود آند و اکسیژن به الکترود کاتد تزریق می‌شود و واکنش‌های الکتروشیمیایی در الکترودها انجام شده و با ایجاد پتانسیل الکتریکی جریان الکتریکی برقرار می‌گردد. اگرچه پیل‌سوختی اجزاء و ویژگیهای مشابه یک باطری را دارد اما از بسیاری جهات با آن متفاوت است. باطری یک وسیله ذخیره انرژی است و بیشترین انرژی قابل استحصال از آن به وسیله میزان ماده شیمیایی واکنش دهنده که در خود باطری ذخیره شده است (عموماً در الکترودها) تعیین می‌شود. چنانچه ماده واکنش دهنده در باطری کاملاً مصرف شود، تولید انرژی الکتریکی متوقف خواهد شد (باطری تخلیه می‌شود). در باطری های نسل دوم ماده واکنش دهنده با شارژ مجدد، دوباره احیا می‌شود که این عمل مستلزم تأمین انرژی از یک منبع خارجی است. در این حالت نیز انرژی الکتریکی ذخیره شده در باطری محدود و وابسته به میزان ماده واکنش دهنده در آن خواهد بود.

گاز‌ اکسید کننده نظیر هوا یا اکسیژن خالص در الکترود کاتد که با صفحه الکترولیت در تماس است جریان پیدا می‌‌کند و با اکسیداسیون الکتروشیمیایی سوخت که معمولاً هیدروژن است و با احیاء اکسید کننده انرژی شیمیایی گازهای واکنش‌گر به انرژی الکتریکی تبدیل می‌شود.

از نظر تئوری، هر ماده‌ای که به صورت شیمیایی قابل اکسید شدن باشد و بتوان آن را به صورت پیوسته (به صورت سیال) به پیل‌سوختی تزریق کرد، می‌تواند به عنوان سوخت در الکترود آند پیل‌سوختی مورد استفاده قرار گیرد. به طور مشابه ماده اکسید کننده سیالی است که بتواند با نرخ منا‌‌سبی احیا شود.

گاز هیدروژن به دلیل تمایل واکنش دهندگی بالا به همراه چگالی انرژی بالا به عنوان سوخت ایده‌آل در پیل‌سوختی مورد استفاده قرار می‌گیرد. هیدروژن را می‌توان از تبدیل هیدروکربن‌ها از طریق واکنش ‌کاتالیستی، تولید و به صورتهای گوناگون ذخیره سازی‌کرد. اکسیژن مورد نیاز در پیل‌سوختی به طور مستقیم از هوا تهیه می‌شود. بر روی سطح الکترودهای آند و کاتد پیل‌سوختی واکنش اکسیداسیون و احیاء در ناحیه سه

تحقیق در مورد معرفی پیل سوختی

لینک دانلود و خرید پایین توضیحات

دسته بندی : وورد

نوع فایل :  .doc ( قابل ویرایش و آماده پرینت )

تعداد صفحه : 26 صفحه

 قسمتی از متن .doc : 

معرفی پیل سوختی / تاریخچه پیل سوختی /

اگر چه پیل‌سوختی به تازگی به عنوان یکی از راهکارهای تولید انرژی الکتریکی مطرح شده است ولی تاریخچه آن به قرن نوزدهم  و کار دانشمند انگلیسی سرویلیام گرو بر می‌گردد. او اولین پیل‌سوختی را در سال 1839 با سرمشق گرفتن از واکنش الکترولیز آب، طی واکنش معکوس و در حضور کاتالیست پلاتین ساخت.

واژه "پیل‌سوختی"  در سال 1889 توسط لودویک مند و چارلز لنجر به کار گرفته شد. آنها نوعی پیل‌سوختی که هوا و سوخت ذغال‌سنگ را مصرف می‌کرد، ساختند. تلاش‌های متعددی در اوایل قرن بیستم در جهت توسعه پیل‌سوختی انجام شد که به دلیل عدم درک علمی مسئله هیچ یک موفقیت آمیز نبود. علاقه به استفاده از پیل سوختی با کشف سوخت‌های فسیلی ارزان و رواج موتورهای بخار کمرنگ گردید.

فصلی دیگر از تاریخچه تحقیقات پیل‌سوختی توسط فرانسیس بیکن از دانشگاه کمبریج انجام شد. او در سال 1932 بر روی ماشین ساخته شده توسط مند و لنجر اصلاحات بسیاری انجام داد. این اصلاحات شامل جایگزینی کاتالیست گرانقیمت پلاتین با نیکل و همچنین استفاده از هیدروکسیدپتاسیم قلیایی به جای اسید سولفوریک به دلیل مزیت عدم خورندگی آن می‌باشد. این اختراع که اولین پیل‌سوختی قلیایی بود، “Bacon Cell” نامیده شد. او 27 سال تحقیقات خود را ادامه داد تا توانست یک پیل‌سوختی کامل وکارا ارائه نماید. بیکون در سال 1959 پیل‌سوختی با توان 5 کیلووات را تولید نمود که می‌توانست نیروی محرکه یک دستگاه جوشکاری را تامین نماید.

تحقیقات جدید در این عرصه از اوایل دهه 60 میلادی با  اوج گیری فعالیت‌های مربوط به تسخیر فضا توسط انسان آغاز شد. مرکز تحقیقات ناسا در پی تامین نیرو جهت پروازهای فضایی با سرنشین بود. ناسا پس از رد گزینه‌های موجود نظیر باتری (به علت سنگینی)، انرژی خورشیدی(به علت گران بودن) و انرژی هسته‌ای (به علت ریسک بالا) پیل‌سوختی را انتخاب نمود.

تحقیقات در این زمینه به ساخت پیل‌سوختی پلیمری توسط شرکت جنرال الکتریک منجر شد.  ایالات متحده فن‌آوری پیل سوختی را در برنامه فضایی Gemini استفاده نمود که اولین کاربرد تجاری پیل‌سوختی بود.

پرت و ویتنی دو سازنده موتور هواپیما پیل‌سوختی قلیایی بیکن را به منظور کاهش وزن و افزایش طول عمر اصلاح نموده و آن را در برنامه فضایی آپولو به کار بردند. در هر دو پروژه پیل‌سوختی بعنوان منبع انرژی الکتریکی برای فضاپیما استفاده شدند. اما در پروژه آپولو پیل‌های سوختی برای فضانوردان آب آشامیدنی نیز تولید می‌کرد. پس از کاربرد پیل‌های سوختی در این پروژه‌ها، دولت‌ها و شرکت‌ها به این فن‌آوری جدید به عنوان منبع مناسبی برای تولید انرژی پاک در آینده توجه روزافزونی نشان دادند.

از سال 1970 فنآوری پیل‌سوختی برای سیستم‌های زمینی توسعه یافت. تحریم نفتی از سال1973-1979 موجب تشدید تلاش دولتمردان امریکا و محققین در توسعه این فن‌آوری به جهت قطع وابستگی به واردات نفتی گشت.

در طول دهه 80 تلاش محققین بر تهیه مواد مورد نیاز، انتخاب سوخت مناسب و کاهش هزینه استوار بود. همچنین اولین محصول تجاری جهت تامین نیرو محرکه خودرو در سال1993 توسط شرکت بلارد ارائه شد.

انواع پیل‌سوختی و خصوصیات هر یک در جدول زیر مشخص است.

پیل سوختی قلیایی

پیل سوختی

متانولی

پیل سوختی

کربنات مذاب

پیل سوختی

اسید فسفریک

پیل سوختی

پلیمری

پیل سوختی

اکسیدجامد

الکترولیت

هیدروکسید پتاسیم

غشاء پلیمری

مایع کربنات مذاب ثابت

مایع اسید فسفریک ثابت

غشاء تعویض یونی

سرامیک

دمای عملیاتی

90-60

130-60

650

200

80

1000

بازده

60-40%

40%

60-45%

40-35%

60-40%

65-50%

توان تولیدی

تا 20 کیلووات

کمتر از 10 کیلووات

بیش از یک مگاوات

بیش از 50 کیلووات

تا 250 کیلووات

بیش از 200 کیلووات

کاربرد

زیر دریایی و فضایی

کاربردهای قابل حمل

نیروگاهی

نیروگاهی

وسائل نقلیه، نیرو گاهی کوچک

نیروگاهی

کارکرد و اهمیت پیل سوختی

شناخت کلی پیل‌سوختی

پیل‌‌سوختی نوعی سل الکتروشیمیایی است که انرژی شیمیایی حاصل از واکنش را مستقیماً به انرژی الکتریکی تبدیل می‌کند. سازه و بدنه اصلی پیل‌سوختی از الکترولیت، الکترود آند و الکترود کاتد تشکیل شده است. نمای کلی یک پیل‌سوختی به همراه گازهای واکنش دهنده و تولید شده و مسیر حرکت یونها در شکل ارائه شده است.

پیل سوختی یک دستگاه تبدیل انرژی است که به لحاظ نظری تا زمانی که ماده اکسید کننده و سوخت در الکترودهای آن تأمین شود قابلیت تولید انرژی الکتریکی را دارد. البته در عمل استهلاک، خوردگی و بد عمل کردن اجزای تشکیل دهنده، طول عمر پیل‌سوختی را کاهش می‌دهد.

در یک پیل‌سوختی، سوخت‌ به طور پیوسته به الکترود آند و اکسیژن به الکترود کاتد تزریق می‌شود و واکنش‌های الکتروشیمیایی در الکترودها انجام شده و با ایجاد پتانسیل الکتریکی جریان الکتریکی برقرار می‌گردد. اگرچه پیل‌سوختی اجزاء و ویژگیهای مشابه یک باطری را دارد اما از بسیاری جهات با آن متفاوت است. باطری یک وسیله ذخیره انرژی است و بیشترین انرژی قابل استحصال از آن به وسیله میزان ماده شیمیایی واکنش دهنده که در خود باطری ذخیره شده است (عموماً در الکترودها) تعیین می‌شود. چنانچه ماده واکنش دهنده در باطری کاملاً مصرف شود، تولید انرژی الکتریکی متوقف خواهد شد (باطری تخلیه می‌شود). در باطری های نسل دوم ماده واکنش دهنده با شارژ مجدد، دوباره احیا می‌شود که این عمل مستلزم تأمین انرژی از یک منبع خارجی است. در این حالت نیز انرژی الکتریکی ذخیره شده در باطری محدود و وابسته به میزان ماده واکنش دهنده در آن خواهد بود.

گاز‌ اکسید کننده نظیر هوا یا اکسیژن خالص در الکترود کاتد که با صفحه الکترولیت در تماس است جریان پیدا می‌‌کند و با اکسیداسیون الکتروشیمیایی سوخت که معمولاً هیدروژن است و با احیاء اکسید کننده انرژی شیمیایی گازهای واکنش‌گر به انرژی الکتریکی تبدیل می‌شود.

از نظر تئوری، هر ماده‌ای که به صورت شیمیایی قابل اکسید شدن باشد و بتوان آن را به صورت پیوسته (به صورت سیال) به پیل‌سوختی تزریق کرد، می‌تواند به عنوان سوخت در الکترود آند پیل‌سوختی مورد استفاده قرار گیرد. به طور مشابه ماده اکسید کننده سیالی است که بتواند با نرخ منا‌‌سبی احیا شود.

گاز هیدروژن به دلیل تمایل واکنش دهندگی بالا به همراه چگالی انرژی بالا به عنوان سوخت ایده‌آل در پیل‌سوختی مورد استفاده قرار می‌گیرد. هیدروژن را می‌توان از تبدیل هیدروکربن‌ها از طریق واکنش ‌کاتالیستی، تولید و به صورتهای گوناگون ذخیره سازی‌کرد. اکسیژن مورد نیاز در پیل‌سوختی به طور مستقیم از هوا تهیه می‌شود. بر روی سطح الکترودهای آند و کاتد پیل‌سوختی واکنش اکسیداسیون و احیاء در ناحیه سه

تحقیق در مورد هیدروژن و پیل سوختی 25

لینک دانلود و خرید پایین توضیحات

دسته بندی : وورد

نوع فایل :  .DOC ( قابل ویرایش و آماده پرینت )

تعداد صفحه : 25 صفحه

 قسمتی از متن .DOC : 

فهرست صفحه

پیش گفتار

مقدمه

ویژگیهای سوخت هیدروژنی

فناوریهای تولید هیدروژن

فناوریهای عرضه و ذخیره هیدروژن

فناوری ذخیره سازی هیدروژن

ذخیره سازی عرضه و ذخیره هیدروژن

ذخیره سازی هیدروژن بصورت مایع

ذخیره سازی هیدروژن به کمک آلیاژهای فلزی مخصوص و تشکیل هیدرید های فلزی

فناوری انتقال و پخش هیدروژن

انتقال از طریق خط لوله

انتقال از طریق جاده و راه آهن

انتقال از طریق دریا

فناوریهای مصرف هیدروژن- پیلهای سوختی

هیدروژن و پیل سوختی

مقدمه

مصرف گسترده و کلان انرژی حاصل ازسوختهای فسیلی اگرچه رشد سریع اقتصادی جوامع مدرن صنعتی را به همراه داشته است اما بواسطه نشر آلاینده های حاصل از احتراق و افزایش غلظت گاز کربنیک در اتمسفر و پیامدهای آن، جهان را با تغییرات برگشت ناپذیر و تهدید آمیزی مواجه ساخته است. افزایش دمای کره زمین، تغییرات آب و هوایی، بالا آمدن سطح آب دریاها و نهایتا تشدید منازعات بین المللی از جمله این پیامدها محسوب می شوند. از دیگر سوی اتمام قریب الوقوع منابع فسیلی و پیش بینی افزایش قیمتها بیش از پیش بر اهمیت و لزوم جایگزین سیستم انرژی فعلی تاکید دارد.

مجموعه انرژیهای تجدید پذیر روز به روز سهم بیشتری در سیستم تامین انرژی جهان بعهده می گیرند. این منابع امکان پاسخگویی همزمان به هر دو مشکل اساسی منابع فسیلی را نوید می دهند. انرژیهای تجدید پذیر بویژه برای کشورهای در حال توسعه از جاذبه بیشتری برخوردار است، لذا در برنامه ها و سیاستهای بین المللی از جمله در برنامه های سازمان ملل متحد در راستای توسعه پایدار جهانی، نقش ویژه ای به منابع تجدید پذیر انرژی محول شده است اما سازگار کردن این منابع انرژی با سیستم فعلی مصرف انرژی جهانی هنوز با مشکلاتی همراه است که بررسی و حل آنها حجم مهمی از تحقیقات علمی جهان را دردهه های اخیر به خود اختصاص داده است

کارشناسان بر این باور هستند که با جایگزینی انرژیهای پاک بجای انرژیهای پاک بجای انرژیهای پاک بجای انرژیهای حاصل از سوختهای فسیلی می توان از میزان آلودگیهای زیست محیطی کاست. از خطرات ناشی از جلوگیری به عمل آورد.

در دهه 1980 میلادی شواهد علمی نشان می داد که انتشار گازهای گلخانه ای ناشی از فعالیتهای انسانی خطراتی را برای آب و هوای جهان بوجود آورده است و به این ترتیب افکار عمومی، لزوم ایجاد کنفرانسهای بین المللی دوره ای و تشکیل پیمان نامه ای برای حل این مساله را احساس کرد. در سال 1997 میلادی کنوانسیون تغییرات آب و هوایی با هدف تثبیت غلظت گازهای در اتمسفر تا سطحی که از تداخل خطرناک فعالیتهای بشر با سیستم آب و هوایی جلوگیری شود، پروتکل کیوتو را مطرح نمود و به موجب این پروتکل کشورهای صنعتی ملزم به کاهش انتشار گازهای گلخانه ای می شوند.

هدف نهایی این کنوانسیون دستیابی به تثبیت غلظت گازهای گلخانه ای در اتمسفر تا سطحی است که از تداخل خطرناک فعالیتهای بشر با سیستم آب و هوایی جلوگیری نماید . چنین سطحی باید در یک چهار چوب زمانی کافی حاصل گردد تا اکوسیستمها بطور طبیعی خود را با تغییرات آب و هوایی وفق دهند و اطمینان حاصل شود که امنیت غذایی تهدید نمی شود و توسعه اقتصادی بطور پایدار ایجاد می گردد؛ از انرژیهای تجدید پذیر روز به روز سهم بیشتری در سیستم تامین انرژی جهان را به عهده می گیرد.

منابع انرژی تجدیدپذیر بصورت تناوبی در دسترس هستند و بخودی خود قابل حمل یا ذخیره سازی نیستند و به همین خاطر نمی توانند بصورت سوخت بخصوص در بخش حمل و نقل مورد استفاده قرار گیرند. تا کنون متداولترین سوخت جهت استفاده در بخش حنل و نقل در بسیاری از کشورهای دنیا بنزین و گازوئیل بوده است.

خودروهایی که سوخت بنزین با گازوئیل مصرف می کنند موجب انتشار مواد مضر و آلاینده با ترکیبات شیمیایی پیچیده می شوند. با آنکه تنمیدات مختلفی جهت کاهش در کشورهای پیشرفته بکار گرفته شده است، لیکن این برنامه ها در شهرهای بزرگ مسئله تولید مواد آلاینده را به حد کاهی کاهش نداده است. وقتی سوختهای فسیلی با ترکیب هیدروکربورهای مختلف بطور ناقص می سوزد، منو اکسید کربن تولید می شود که ماده ای بسیار سمی است. برخی ترکیبات کربن ترکیبات موجود در سوخت به صورت نسوخته و ذرات جامد کربن روی هم انباشته شده و به همراه

پیل خورشیدی

لینک دانلود و خرید پایین توضیحات

دسته بندی : وورد

نوع فایل :  .doc ( قابل ویرایش و آماده پرینت )

تعداد صفحه : 36 صفحه

 قسمتی از متن .doc : 

پیلهای خورشیدی زمینی که معمولاً از سیلسیوم تک بلوری تهیه می شوند. پیلهای معمولی از نوع n روی p از قرصهای گردسیلیسیومی به ضخامت ۳/۰ میلیمتر تهیه می شوند. طرف پایین یا پشت پیلی که نور بر آن نمی تابد دارای پوششی فلزی است که با بدنه نوع p سیلسیوم تماس برقرار می کند. یک لایه بالایی از نوع n که تشکیل دهنده پیوند pn است برای این که مقاومت اندکی داشته باشد به میزان زیادی ناخالص شده است. انگشتی هایی فلزی به عرض حدود ۱/۰ میلیمتر و بضخامت ۰۵/۰ میلی متر با این لایه جلویی تماس اُهمی ایجاد می کنند تا جریان را جمع آوری کنند. یک پوشش شفاف عایق ضد بازتاب بضخامت تقریبی ۰۶/۰ میکرون(p-m) لایه سیلسیومی فوقانی را می پوشاند و به این ترتیب انتقال نور بهتری نسبت به هنگامی که سیلسیوم بدون پوشش است پدید می آورد.

چنانچه کسی این ساختار را با ساختار یک مدار مجتمع (ic) مقایسه کند. از سادگی نسبی پیل خورشیدی شگفت زده می شود. در ترانزیستورهای مدار مجتمع به هزاران پیوند pn وجود دارد. عمده ترین عناصر یک مدار مجتمع عرضی تنها حدود چند میکرون دارد و عملکرد آن در مقایسه با پیلهای خورشیدی بسیار پیچیده و متنوع است. روشهای ساخت سیلسیوم کاملاً شناخته شده اند و مراحل تهیه یک مدار مجتمع را می توان به راحتی درباره پیل خورشیدی به کار برد. خواننده عزیز ممکن است تعجب کند که چرا یک فصل کامل از کتاب به مواد تشکیل دهنده پیلهای خورشیدی و پردازش آنها اختصاص یافته است.

● خواص ماده و روشهای پردازش پیلها

واقعیت امر این است که پیلهای سیلیسیومی با استفاده از طرح معمولی پیل و روشهای مرسوم آماده سازی مدار مجتمع (ic) برای مصارف زمینی ساخته شده اند. البته این پیلها نسبتاً و به همین دلیل برای مصارف خاص مانند تأمین برق دستگاههای ارتباطی واقع در مناطق دور دست که هزینه تولید الکتریسیته به وسیله منابع گران تمام می شود. مناسبند. دو عامل مهم و اساسی بر انتخاب مواد تشکیل دهنده پیل و روشهای آماده سازی تأثیر دارد:

۱) هزینه انرژی الکتریکی تولید شده

هزینه توان خروجی یک سیستم فتو دلتایی-مثلاً بر حسب دلار در هر کیلووات ساعت

با راندمان پیل و مجموعه یکپارچه آن و کلیه هزینه هایی که در خلال ساخت نصب و راه اندازی آن سیستم صرف می شودتعیین می گردد. هزینه های ترازکننده سیستم (bos) مانند بهای زمینی که به آن سیستم اختصاص یافته است و هزینه تبدیل توان و ذخیره سازی انرژی را نیز باید به هزینه فوق افزود.

۲) زمان یا نسبت باز پرداخت انرژی

در هر مرحله از تولید یک سیستم توان فتوولتاتی- در مرحله استخراج مواد خام از زمین در مرحله تصفیه و پالایش و در مراحل شکل دادن مواد و غیره انرژی مصرف می شود. مدت زمانی که سیستم مذکور باید کار کند تا مقدار انرژی الکتریکی معادل کل انرژی به کار رفته در ساخت آن سیستم را تولید کند. نباید پیش از چند سال باشد. این مدت را زمان باز پرداخت انرژی می نامند. اگر قرار باشد سیستم تولید توان فتوولتایی، در مجموع انرژی تولید کند باید طول عمر مفید سیستم بیش از طول مدت بازپرداختش باشد. در یک سیستم اقتصاد آزاد ایده آل کارآیی بازپرداخت انرژی یک سیستم پیل خورشیدی یا هر نیروگاه دیگر تا حدی در هزینه آن سیستم نمایان می شود. در واقع لازم است تکنولوژیست ها و تعیین کنندگان خط مشی سیاسی هر گاه که دولت بعضی از اجزای اصلی صنعت انرژی را تعدیل می کند.

یا به آنها کمک مالی می کند بازپرداخت انرژی را جدا از هزینه انرژی تولید شده به حساب آورند هنگام مقایسه سیستمهای گوناگون فتوولتایی می توان قابلیت متحمل نسبی آنها را در شرایط محیطی گوناگون مانند دما، رطوبت درون هوا، و حتی اثر بیرنگ کنندگی نور خورشید بر پوشش پیل در نظر گرفت. زیرا این عوامل می توانند موجب کوتاه شدن عمر سیستم و افزایش هزینه انرژی حاصله شوند. به اجرا درآوردن طرحهایی که برای مصرف در مقیاسی وسیع در نظر گرفته می شوند باید به مقدار زیاد مقرون به صرفه باشد.

در دسترس بودن مواد به کار رفته در این پیلها و نیز اثرات محیطی مربوط به ساخت، استفاده و سرانجام فروش و عرضه این پیلها باید بررسی شود. خواص یک نیمه هادی مانند سیلسیوم به روندهای به کار رفته در ساخت آن بستگی دارد. مهمترین مطلب درجه بی عیبی بلور است که از روی محصول نهایی مشخص می شود. گرچه خواص الکتریکی نیمه هادیهایی مانند سولفید کادمیم حائز اهمیت است ولی خواص دیگر آنها نیز در طراحی پیل مهم هستند

پیل های خورشیدی

واقعیت امر این است که پیلهای سیلیسیومی با استفاده از طرح معمولی پیل و روشهای مرسوم آماده سازی مدار مجتمع (ic) برای مصارف زمینی ساخته شده اند.

پیلهای خورشیدی زمینی که معمولاً از سیلسیوم تک بلوری تهیه می شوند. پیلهای معمولی از نوع n روی p از قرصهای گردسیلیسیومی به ضخامت ۳/۰ میلیمتر تهیه می شوند. طرف پایین یا پشت پیلی که نور بر آن نمی تابد دارای پوششی فلزی است که با بدنه نوع p سیلسیوم تماس برقرار می کند.

یک لایه بالایی از نوع n که تشکیل دهنده پیوند pn است برای این که مقاومت اندکی داشته باشد به میزان زیادی ناخالص شده است. انگشتی هایی فلزی به عرض حدود ۱/۰ میلیمتر و بضخامت ۰۵/۰ میلی متر با این لایه جلویی تماس اُهمی ایجاد می کنند تا جریان را جمع آوری کنند. یک پوشش شفاف عایق ضد بازتاب بضخامت تقریبی ۰۶/۰ میکرون(p-m) لایه سیلسیومی فوقانی را می پوشاند و به این ترتیب انتقال نور بهتری نسبت به هنگامی که سیلسیوم بدون پوشش است پدید می آورد.

چنانچه کسی این ساختار را با ساختار یک مدار مجتمع (ic) مقایسه کند. از سادگی نسبی پیل خورشیدی شگفت زده می شود. در ترانزیستورهای مدار مجتمع به هزاران پیوند pn وجود دارد.

عمده ترین عناصر یک مدار مجتمع عرضی تنها حدود چند میکرون دارد و عملکرد آن در مقایسه با پیلهای خورشیدی بسیار پیچیده و متنوع است. روشهای ساخت سیلسیوم کاملاً شناخته شده اند و مراحل تهیه یک مدار مجتمع را می توان به راحتی درباره پیل خورشیدی به کار برد. خواننده عزیز ممکن است تعجب کند که چرا یک فصل کامل از کتاب به مواد تشکیل دهنده پیلهای خورشیدی و پردازش آنها اختصاص یافته است.

واقعیت امر این است که پیلهای سیلیسیومی با استفاده از طرح معمولی پیل و روشهای مرسوم آماده سازی مدار مجتمع (ic) برای مصارف زمینی ساخته شده اند. البته این پیلها نسبتاً و به همین دلیل برای مصارف خاص مانند تأمین برق دستگاههای ارتباطی واقع در مناطق دور دست که هزینه تولید الکتریسیته به وسیله منابع گران تمام می شود. مناسبند. دو عامل مهم و اساسی بر انتخاب مواد تشکیل دهنده پیل و روشهای آماده سازی تأثیر دارد:

۱) هزینه انرژی الکتریکی تولید شده- هزینه توان خروجی یک سیستم فتو دلتایی-مثلاً بر حسب دلار در هر کیلووات ساعت- با راندمان پیل و مجموعه یکپارچه آن و کلیه هزینه هایی که در خلال ساخت نصب و راه اندازی آن سیستم صرف می شودتعیین می گردد. هزینه های ترازکننده سیستم (bos) مانند بهای زمینی که به آن سیستم اختصاص یافته است و هزینه تبدیل توان و ذخیره سازی انرژی را نیز باید به هزینه فوق افزود.

مقاله درباره پیل های الکتریکی

لینک دانلود و خرید پایین توضیحات

فرمت فایل word  و قابل ویرایش و پرینت

تعداد صفحات: 12

تاریخچه

این مولد شیمیای توسط ولتا (A. Volta) فیزکدان ایتالیایی ساخته شد. ولتا ثابت کرد که وقتی رساناهای مختلفی را باهم تماس دهیم، جدایی بارهای الکتریکی (بروز emf) پدید می‌آید. در نتیجه تماس در سطح مرزی بارهای منفی روی یک فلز جمع می‌شوند (فزونی الکترون) و روی فلز دیگر بارهای مثبت ظاهر می‌شوند (کمبود الکترون).

اولین مولد emf

اولین مولد نیروی محرکه الکتریکی emf که امکان مطالعه جریان الکتریکی را فراهم آورد و برای مقاصد عملی بکار رفت پیل گالوانی بود که در آن انرژی آزاد شده با عبور جریان از مدار را انرژی آزاد شده از واکنشهای شیمیایی تأمین می‌کنند، که با عمل پیل همراه هستند.

پیل گالوانی

پیل گالوانی به احترام گالوانی (L. Galvani) فیزیکدان و متخصص علم تشریح ایتالیایی که آزمایشهای او محرک بررسیهای ولتا بود، نام گذاری شده است. پدیده کشف شده توسط گالوانی و ولتا که عبارت بود از جدایی بار یعنی بروز emf در سطح مشترک بین دو رسانا که در ساختن پیل گالوانی بکار گرفته شد.

قاعده ولتا

در مداری که دارای تعداد دلخواهی از فلزات مختلف باشد emf برابر صفر است.

در فلزات بر اثر عبور جریان هیچ تغییر شیمیایی رخ نمی‌دهد.

در مدار بسته‌ای که توسط رساناهای فلزی تشکیل می‌شود جمع جبری تمام emf ها برابر صفر است (پیش بینی با قانون بقای انرژی.

پیل ولتا

ولتا دنبال ایده‌ای بود که جریان الکتریکی مدار را مقداری تغییر دهد. به عبارتی با ایجاد تغییر در ترکیب شیمیای رسانا در اثر عبور جریان به تعدادی تحولات شیمیای منجر می‌شود و در نتیجه آنها انرژی داخلی (انرژی شیمیایی) اجسام تشکیل دهنده کاهش می‌یابد و با صرف این کاهش انرژی جریان می‌تواند در مدار باقی بماند.برای حصول به این نتیجه ولتا با فرو بردن یک تیغه مس و یک تیغه روی در محلول اسید سولفوریک به اولین پیل گالوانی که به پیل ولتا معروف است واقعیت بخشید (برای اینکه پیل نهایی حاصل تلاشهای گالوانی و ولتا بود به آن پیل گالوانی ولتا گویند). با اتصال تیغه‌های مس و روی (الکترودها) پیل ولتا با رسانا (مثلا یک سیم فلزی) در این مدار بسته جریان الکتریکی بوجود می‌آید.

ساختمان پیل ولتا

پیل ولتا شامل تمام اجزائی است که برای هر پیل گالوانی لازم است. یعنی دو رسانای فلزی (روی و مس) که با رسانای دیگر (محلول اسید سولفوریک)در تماس است. با این حال پیل مناسبی نیست زیرا emf آن که در شروع کار به 107v می‌رسد، به سرعت افت می‌کند. به این دلیل معمولا از پیلهای دیگری استفاده می‌شود که در انتخاب رساناهای فلزی و محلول رسانا با پیل ولتا متفاوت هستند.

اشکانیان مخترع پیل الکتریکی

آیا ایرانیان مخترع پیل الکتریکی بوده اند؟

تا چند سال پیش همه تصور میکردند که پیل الکتریکی را نخستین بار دانشمند ایتالیایی لوییجی گالوانی در سال 1786 اختراع کرد.گالوانی از قرار دادن دو فلز در آب نمک جریان برق بدست آورد. چقدر مایه تعجب است وقتی میبینیم که بر حسب تصادف ،گالوانی هم برای ساختن پیل همان فلزهایی را استفاده کرد که 1800 سال پیش از وی ایرانیان برای ساختن پیل بکار برده بودند.

بقیه مطلب در ادامه مطلب

آیا ایرانیان مخترع پیل الکتریکی بوده اند؟

تا چند سال پیش همه تصور میکردند که پیل الکتریکی را نخستین بار دانشمند ایتالیایی لوییجی گالوانی در سال 1786 اختراع کرد.گالوانی از قرار دادن دو فلز در آب نمک جریان برق بدست آورد. چقدر مایه تعجب است وقتی میبینیم که بر حسب تصادف ،گالوانی هم برای ساختن پیل همان فلزهایی را استفاده کرد که 1800 سال پیش از وی ایرانیان برای ساختن پیل بکار برده بودند.

برای نخستین بار یک باستانشناس آلمانی به نام ویلهلم کونیک یک پیل الکتریکی اشکانیان را 20 سال پیش در مرز عراق و ایران کشف کرد و هنگامی که آن را به موزه برلین برد مشاهده کرد که دوستانش نیر قطعات شکسته و خورد شده نظیر این پیل را پیش تر به موزه آورده اند. باستان شناس آلمانی پس از مدتی حدس زد که شاید این جسم عجیب یک پیل الکتریکی بوده است ولی دوستانش در این مورد تردید داشتند تا آنکه او پس از سالیان دراز تحقیق عاقبت موفق شد در خرابه های شهر سلوکیه متعلق به اشکانیان آلات دیگری کشف کند که حدس قبلی او را تایید نمود.

این دانشمند در حفاری های خود مقدار زیادی از این پیلها را پیدا کرد که به وسیله میله های برنزی به یکدیگر متصل بودند و در آخر فقط دو سیم از ترکیب آنها بوجود آمده بود و سر این دو سیم به دستگاه دیگری فرو رفته بود. کونیک مشاهدات خود را در کتابی منتشر ساخت.تا آنکه افکارش در سراسر جهان پخش شد و پس از آزمایشهای فراوانی که در این مورد به عمل آمد ، سرانجام چندی پیش یک مهندس امریکایی به نام ویلاردگری ثابت کرد که این دستگاه عجیب را اشکانیان برای آب دادن فلزات بخصوص طلا و نقره بکار می برده اند.

گری در گزارش خود می نویسد:«اشکانیان از اتصال این پیلها به یکدیگر مقدار قابل توجهی نیروی برق بدست می آوردند و آن را به وسیله دو سیم وارد دستگاه آبکاری کرده و با استفاده از املاح طلا و نقره ، دستبند ها و زینت آلات خود را آب طلا و نقره میدادند که امروز گالوانو پلاستی یا آبکاری الکتریکی می نامند.»

در آن زمان کیمیاگران و جواهرسازان باستانی که به اینکار می پرداختند ساختمان پیل را نیز مانند سایر معلومات خویش به عنوان یک راز مگو تلقی کرده و جز به اهل فن به کسی ابراز نمی داشتند و در نتیجه از این اختراع جز کاهنها و کیمیاگران ، دیگران اطلاع نداشتند.

پیل مورد استفاده ایرانیان در قریه ای در اطراف بغداد به دست آمده است.باستان شناسانی که در آثار تمدن اشکانیان حفاری میکردند در کلبه یک کاهن یا کیمیاگر ایرانی تعداد زیادی از این پیلها به دست آوردند. باید در نظر داشت که در زمان فرمانروایی اشکانیان که از 250 سال قبل از میلاد مسیح تا 226 سال بعد از میلاد ادامه داشت قسمت مهمی از کشور فعلی عراق و منجمله نواحی بغداد جز امپراطوری ایران محسوب می شد

تاریخ این موضوع ما را به سال 1780 باز می‌گرداند. در این زمان مجامع علمی هنوز دربارة الکتریسیته مباحثه داشتند. والش Walsh ثابت کرده بود که تکان و اضطراب حاصل از تماس با ماهی اژدر از نوع لرزشهای الکتریکی است و در سال 1773 ماهی مزبور را تشریح کرد و عضو مولد الکتریسیته را یافت و چون در همان سال هنتر Hunter عضو متشابهی در بدن یکی از انواع مار ماهی بنام (Gymnote) یافته بود این فکر پیش آمد که حیوانات دیگر نیز می‌بایست عضوی از این قبیل داشته باشند ـ به چه دلیل این دو نوع ماهی دارای این امتیاز هستند که می‌توانند دشمنان خود را بوسیلة الکتریسیته هلاک سازند؟ پس بیاییم و در احوال سایر حیوانات نیز مطالعه کنیم شاید به کشف الکتریسیتة حیوانی موفق گردیم. این بود فکری که برای لویی گالوانی Louis Galvani (1798-