پيلسوختي اسيد فسفريك اولين پيلسوختي تجاري مي باشد كه توسعه آن از اواسط دهه 1960 آغاز گشت و از سال 1970 در مرحله آزمايش قرار گرفت و همچنان در حال توسعه در زمينه افزايش پايداري و عملكرد و کاهش هزينه ميباشد. الکترولیت مورد استفاده در اين پيلسوختي اسيدفسفريك با غلظتي در حدود %100 میباشد. محدوده دماي كاركرد اين پيلسوختي بين 150 تا 220 درجه سانتيگراد است. هدايت يوني در اسيدفسفريك نسبتاً ضعيف است ولي به علت پایداری بیشتر نسبت به ساير اسيدها جهت استفاده در اين نوع پيلسوختي ارجحيت دارد. پيلسوختي اسيدفسفريك به CO2 حساسیتی نداشته و حضور CO تا حد 2-1 درصد مشکلی ایجاد نمیکند. كاتاليست مورد استفاده در پيلسوختي اسيد فسفريک پلاتين و ماتريسي كه براي نگهداري اسيد به كار ميرود از جنس كاربيد سيليكون (SiC) است. بازده الكتريكي اين نوع پيلسوختي در حد 45%-40% است كه با استفاده از حرارت حاصل از واكنشهاي الكتروشيميايي در کاربردهاي توامان برق و حرارت ميزان بازده کلي (الکتريکي و حرارتي) به 85% افزايش مييابد.
اکنون پيلهايسوختي اسيدفسفريك با توان 200 کيلووات مشغول به کار ميباشد و واحدهايي با توان 11 مگاوات در حال تست هستند.
سوخت مورد استفاده در پیلسوختی اسیدفسفریک هیدروژن میباشد و یون هیدروژن H+ نقش حامل بار را ایفاء میکند. همانند پیلهای سوختی پلیمری هيدروژن در آند به پروتون و الكترون تفکیک شده و پروتون از طریق الکترولیت و الکترون از طریق مدار بیرونی به کاتد منتقل میشوند. در كاتد الكترونها، يونهاي هيدروژن و اكسيژن واکنش داده و آب تولید میگردد. واکنشهای آند، کاتد و واکنش کلی پیل در ذیل ارائه شده است.
واكنش آند
2 H2 => 4 H+ + 4 e-
واكنش كاتد
O2(g) + 4 H+ + 4 e- => 2 H2O
واكنش كلي پيل
2 H2 + O2 => 2 H2O
استفاده از کاتالیت پلاتین سبب افزایش سرعت واکنشهای آند و کاتد میگردد.
تامین هيدروژن مورد نياز براي پيلسوختي اسیدفسفريک با به کارگیری يك مبدل خارجي انجام میگیرد که در آن سوخت هيدروكربن به هیدروژن تبدیل ميشود. وجود گوگرد حتی در کمترین مقدار موجب صدمه دیدن کاتالیست میشود. از این رو جداسازی کامل سولفور از سوخت هیدروکربنی مصرفی امری ضروری میباشد. گرماي بوجود آمده در پيلسوختي اسيدفسفريک میتواند در كاربرد تركيبي گرما و برق مورد استفاده قرار گیرد.
از نکاتی که میبایست در پیلسوختی اسیدفسفریک مدنظر قرار گیرد، مقاومت اجزای آن میباشد، که بایستی در برابر خورندگی اسید مقاومت بالایی از خود نشان دهند.
يكي از مهمترين کاربردهاي پيلسوختي اسيدفسفريك، در مصارف (on-site) يا نيروگاههاي غير متمرکز نصب شده در محل مصرف است كه در زمان حاضر يكي از موثرترين كاربردهاي اين گونه پيلهايسوختي است. در اين حالت مولد پيلسوختي اسيدفسفريك به طور مستقيم در محل مصرف نصب ميشود و از حرارت و الكتريسيته توليدي به طور همزمان استفاده ميگردد.
پيلسوختي اسيد فسفريك اولين تكنولوژي پيلسوختي است كه به صورت تجاري در دسترس قرار گرفته است. سيستمهايي از اين نوع كه در حال حاضر در دسترس هستند در خانهها و هتلها و بيمارستانها وبرخي واحدهاي الکتريکي نصب شده است. بعضي از اين واحدها داراي مشخصات تجاري بوده و ضمانت سازندگانشان را به همراه دارند. به طور مثال سيستمي كه در شكل مشاهده ميشود يك سيستم 200 کيلووات از شركت ONSI است که از سال 1997 در واحد تصفيهخانه فاضلاب در نيويورک نصب شده است.
بروزرسانی : پنج شنبه 21 آذر 1387 ساعت: 23:54