پيلسوختي قليايي يکي از فنآوريهاي توسعه يافته ميباشد که از اواسط دهه 60 در برنامه آپولو و شاتلهاي فضايي ناسا به کار گرفته شد. پيلسوختي در اين فضاپيماها هم برق جانبي مورد نياز و هم آب آشاميدني را تامين مينمايد. در اين نوع پيل از اکسيژن و هيدروژن استفاده شده و الکتروليت آن نيز عموماً محلول هيدروکسيد پتاسيم است.
دماي عملياتي از 150 تا 220 درجه سانتيگراد متغير است و غلظت الكتروليت هيدروكسيد پتاسيم نيز با دما تغيير ميکند. الكتروليت مورد استفاده که محلول برپايه آب است معمولاً در يك ماتريس متخلخل (از جنس آزبست) نگهداري ميشود. بازده اين نوع پيلسوختي درحدود %70 است و دانسيته توان آن در حد 300-100 است. طول عمر اين پيلسوختي بيش از 10000 ساعت ميباشد.
الكتروكاتاليست در پيلسوختي قليايي شامل نيكل، نقره و اكسيدهاي فلزات است. در میان پيلهاي سوختي دما پايين، پيل سوختي قليايي تنها نوعي است كه قابليت کاربرد كاتاليستهاي فلزات معمولي در آن وجود دارد.
در اين پيلسوختي يونهاي هيدروكسيل (-OH) از كاتد به آند مي روند و با هيدروژن واکنش داده و توليد آب و الکترون میکنند. الكترونهاي بوجود آمده در آند توسط يك مدار خارجي توان الكتريكي توليد ميكنند. اين مدار خارجي الكترونها را به كاتد باز ميگرداند. آب توليد شده در آند به كاتد برگشته و در آنجا با الكترونها و اكسيژن واكنش داده و موجب ساخته شدن يونهاي هيدروكسيل بيشتري ميشوند. اين يونها درون الكتروليت نفوذ کرده و واكنش ادامه پيدا ميكند واكنشهاي شيميايي در آند و كاتد در ذيل آمده است . براساس اين واكنشها پيلسوختي الكتريسيته و حرارت را به عنوان محصول جانبي توليد ميكند.
واكنش آند
2 H2 + 4 OH- => 4 H2O + 4 e-
واكنش كاتد
O2 + 2 H2O + 4 e- => 4 OH-
واكنش كلي پيل
2 H2 + O2 => 2 H2O
از خصوصيات پيلسوختي قليايي حساسيت زياد آن به CO2موجود در هوا و يا سوخت است. CO2 سريعاً با الکتروليت واکنش داده و موجب کاهش عملکرد پيلسوختي ميگردد. لذا اين نوع پيلسوختي بايستي در محيط بسته باشد و از اکسيژن و هيدروژن خالص استفاده كند و از واكنشهاي شيميايي اضافي و ايجاد كربنات جامد جلوگيري شود.
جنبه مثبت پيلسوختي قليايي توليد ارزان است. کاتاليست مورد استفاده در اين نوع پيل از مواد متنوعي از قبيل نيکل، نقره و اکسيد فلزات است که از کاتاليستهاي ساير پيلهاي سوختي ارزانتر است.
به علت احتمال نشت الكتروليت مايع و حساسيت به آلودگي پيلسوختي قليايي براي كاربردهاي حمل و نقلي مناسب نيست. عملكرد يك پيلسوختي قليايي را در شكل ميبينيد.
همچنين به دليل دماي پايين كاركرد و در نتيجه شروع به کار سريع پيلسوختي کاربرد پيلسوختي قليايي به کاربردهاي فضايي کوچک و صنایع نظامي خاص محدود ميشود.
بروزرسانی : پنج شنبه 21 آذر 1387 ساعت: 23:52