پيلهاي سوختي غشاء پروتون (پليمري) اولين بار در دهه 1960 براي برنامه Gemini ناسا استفاده شد. اين نوع پيلسوختي از نقطه نظر طراحي و كاركرد يكي از جذابترين انواع پيلسوختي است. پيلسوختي پليمري داراي الكتروليت پليمري به شكل يك ورقه نازك منعطف است كه هادي يون هيدروژن(پروتون)ميباشد و بين دو الكترود متخلخل قرار ميگيرد. جهت كارايي مطلوب لازم است الکتروليت ، از آب اشباع باشد. نفيون يكي از بهترين الكتروليتهاي مورد استفاده در اين نوع پيلسوختي است. اين غشاء كوچك و سبك است و در دماي پايين 80 درجه سانتيگراد( تقريباً 175 درجه فارنهايت) كار مي كند. ساير الكتروليت هاي جامد در دماي بالا نزديک به 1000 درجه سانتيگراد كار ميكنند. در پيلسوختي پليمري واكنش احياء اكسيژن واكنش كندتر است (اين واكنش سه مرتبه كندتر از واكنش اكسيد شدن هيدروژن است). کاتاليست مورد استفاده در اين پيلسوختي اغلب از جنس پلاتين بوده و ميزان كاتاليست مصرفي در الكترودهاي اين نوع پيلسوختي بيشتر از ساير انواع پيلسوختي است.
بازده الكتريكي اين نوع پيلسوختي در حدود %50-40 درصد است. سوخت مصرفي در پيلسوختي پليمري نيازمند هيدروژن خالص است لذا مبدل در خارج پيلسوختي جهت تبديل سوختهاي متانول و يا بنزين به هيدروژن نياز است.
ميزان دانسيته تواني اين نوع پيلسوختي بيشتر از انواع ديگر پيلسوختي است. محدوده دانسيته تواني در اين نوع پيلسوختي بين( 600-350) است. طول عمر پيشبيني شده براي پيلسوختيپليمري بيش از 40000 ساعت است. در اين پيلسوختي CO سبب سميشدن كاتاليست ميشود.
واحدهاي 50 کيلوواتي اکنون در حال فعاليت و توليد نيرو هستند و واحدهايي تا توان 250 کيلووات نيز در دست توسعه هستند.
در پيلسوختي پليمري سوخت مورد استفاده هيدروژن ميباشد. ملكول هيدروژن در آند به يونهاي پروتون و الكترون يونيزه شده، الكترونهاي آنها جدا ميشود. يونهاي هيدروژن كه شامل بار مثبت هستند (پروتون) به يك سطح غشاء خلل دار نفوذ ميكنند و به سمت كاتد ميروند. الكترونهاي جدا شده نميتوانند از اين غشاء عبور كنند بلكه از يك مدار خارجي عبور كرده و موجب توليد برق ميشوند. در كاتد الكترونها، پروتونهاي هيدروژن و اكسيژن موجود در هوا با هم تركيب مي شوند و آب را تشكيل ميدهند.واكنشها در الكترودها به شرح ذيل مي باشند:
واكنش آند
2H2 => 4H+ + 4e-
واكنش كاتد
O2 + 4H+ + 4e- => 2 H2O
واكنش كلي پيل
2H2 + O2 => 2 H2O
به دليل جامد بودن الكتروليت اين پيلسوختي و همينطور انعطاف پذير بودن آن امكان شكستن يا ترك خوردن در آن كم است .
در مقايسه با انواع ديگر پيلسوختي ، براي يك حجم و وزن معلوم پيلسوختي پليمري توان بيشتري توليد ميكند. اين نوع پيلسوختي به دليل دماي پائين به زمان کمي براي راهاندازي نياز دارند و همين خصوصيت آنها را بهترين گزينه در كاربردهاي وسايل نقليه بعنوان جايگزين براي موتور احتراق داخلي ديزلي و بنزيني معرفي مينمايد. همچنين اين سيستم ها كاربري مناسبي در زمينه مولدهاي خانگي، نيروگاهي كوچك، صنعت حمل ونقل و نظامي دارند.
بروزرسانی : یکشنبه 28 مهر 1387 ساعت: 7:49