پیل سوختی چیست؟ چه مزایا و کاربردهایی در صنایع مختلفی دارد؟ معایب استفاده از پیل سوختی چیست؟ اینها متداول ترین سوالاتی هستند، که ممکن است در رابطه با پیل سوختی داشته باشید. پیل سوختی، در واقع دستگاهی است که بواسطه واکنش شیمیایی، نیروی برق تولید می‌کند. به همین دلیل نیز در صنایع بسیاری بکار گرفته می‌شود. با اینحال، مزایا و معایب پیل سوختی برای بسیاری از افراد ناشناخته بوده و اطلاعی از کاربردهای آن ندارند.
در ادامه مطلب با قطعات الکترونیکی الکتروهایپر همراه باشید، تا به بررسی پیل سوختی بپردازیم.
پیل سوختی چیست؟
همانطور که پیشتر نیز گفته شد، پیل سوختی دستگاهی است که بوسیله انجام واکنش شیمیایی، الکتریسیته تولید می‌کند. هر پیل سوختی، دارای دو الکترود به نام های آند و کاتد است. واکنش هایی که منجر به تولید برق می‌شوند نیز، در این دو الکترود صورت می‌گیرند.
همچنین، در هر پیل سوختی یک الکترولیت نیز وجود دارد، که ذرات الکتریسیته را از یک الکترود به الکترود دیگر منتقل می کند. به علاوه، این پیل ها دارای یک کاتالیزگر برای تسریع واکنش می باشند. سوخت اصلی این سلول ها هیدروژن بوده و همچنین نیازمند اکسیژن نیز هستند. در ادامه به بررسی کامل مزایا و معایب پیل سوختی خواهیم پرداخت اما بهتر است بدانید که یکی از اصلی ترین مزایا پیل سوختی، تولید برق با کمترین آلودگی است. ضمن اینکه مقداری از هیدروژن و اکسیژن بکار رفته در فرآیند تولید برق در این سلول ها، منجر به تولید اندکی آب می‌شوند.
پیل سوختی چه کاربردهایی دارد؟
پیل سوختی چه کاربردهایی دارد؟قبل از اینکه به بررسی مزایا و معایب پیل سوختی بپردازیم، بد نیست که نگاهی به کاربردهای آن نیز داشته باشیم.
پیل های سوختی کاربردهای بسیاری دارند. بسیاری از شرکت ها و کمپانی های بزرگ، از پیل های سوختی برای تامین سوخت کامیون ها، لیفتراک ها و وسایل نقلیه مربوط به انبار استفاده می کنند.
بسیاری از شرکت های بزرگ خودروسازی همچون هیوندایی، تویوتا، مان و غیره، این سلول ها را در شبه کامیون ها و ون های تولیدی خود بکار می برند. این سلول های سوختی نه تنها در ماشین های سنگین، بلکه در تولید سلول سوختی ماشین های برقی یا FCEV نیز کاربرد دارند.
پیل های سوختی، در برخی از کشورهای جهان اول، به عنوان سلول سوختی قطارها مورد استفاده قرار می‌گیرند. از جمله دیگر کاربردهای آن، می‌توان به تامین سوخت و انرژی هواپیماها، فضاپیماها، قایق ها، زیردریایی ها، ماشین های هوشمند و غیره اشاره کرد.
مزایا و معایب پیل سوختی
مزایا و معایب پیل سوختیمزایا و معایب پیل سوختی شامل موارد بسیاری می شوند. که در ادامه به بررسی مزیت ها و معایب پیل سوختی می‌پردازیم.
مزایای پیل سوختی
همانطور که ذکر شد کار اصلی پیل سوختی تولید انرژی است. در نتیجه مزایای آن به حوزه انرژی بر می‌گردد. مهمترین مزایای پیل سوختی شامل موارد زیر می‌شود:
تجدیدپذیر بودن
از آنجایی که هیدروژن متداول ترین عنصر جهان می باشد، لذا گزینه مناسبی به عنوان یک منبع تجدیدپذیر انرژی برای تامین سوخت وسایل مختلف است. البته استخراج آن از آب، فرآیند دشواری است.
راهی برای تولید انرژی پاک
پیل های سوختی هیدروژنی منبعی از انرژی پاک هستند. چرا که تاثیر مخربی بر روی محیط زیست نداشته و تنها فرآورده های جانبی آنها، آب و گرما می‌باشند.
همچنین نیاز به زمین های بزرگی برای تولید نیز ندارند. ضمن اینکه گفته شده در ناسا، آب تولید شده حاصل از فرآیند این پیل ها، به عنوان آب آشامیدنی به فضانوردها داده می‌شود.
بهتر از سوخت های فسیلی
در بحث مزایا و معایب پیل سوختی، پیل سوختی مزیتی را نسبت به سوخت های فسیلی مانند بنزین دارند. پیل های سوختی میزان انرژی بسیاری را، با بهره وری بیشتر از سوخت های فسیلی، تولید می‌کنند.
این سلول ها نه تنها قادر به تولید انرژی معادل و حتی بیش از انرژی تولیدی سوخت های دیگری چون دیزل هستند، بلکه کاملا برای محیط زیست سالم بوده و هیچگونه آلودگی ندارند. این پیل ها برخلاف سوخت های فسیلی، گازهای گلخانه‌ای تولید نمی‌کنند.
شارژ سریع
در حالی که باتری ماشین های برقی به زمانی بین 30 دقیقه الی چندین ساعت برای شارژ شدن نیاز دارند، پیل های سوختی تنها در کمتر از پنج دقیقه شارژ می شوند.
بدون آلودگی صوتی و چشمی
در مقایسه با دیگر سوخت ها و با بررسی مزایا و معایب پیل سوختی، متوجه برتری آن نسبت به دیگر سوخت ها، حتی منابع انرژی تجدید پذیر می‌شویم. بسیاری از منابع انرژی تجدیدپذیر و تجدید ناپذیر دیگر، همچون باد، می‌توانند آلودگی صوتی ایجاد کرده و باعث سوزش چشم شوند. در حالی که پیل های سوختی هیدروژنی هیچگونه آلودگی صوتی و چشمی ایجاد نمی‌کنند.
نگاهی به معایب پیل های سوختی
در بررسی مزایا و معایب پیل سوختی، به معرفی مزایای آن پرداختیم. اما لازم است بدانید که این سلول ها، هر چند که مزایای بسیاری نسبت به دیگر سوخت ها دارند، اما دارای معایب متعددی نیز هستند. این معایب عبارتند از:
مشکلات و هزینه های استخراج هیدروژن
با وجود اینکه هیدروژن رایج ترین عنصر موجود بر روی زمین است، اما به خودی خود وجود ندارد. لذا باید آن را طی فرآیند الکترولیز و یا جداسازی آن از سوخت های فسیلی بدست آوریم. هر دو فرآیند استخراجی ذکر شده، زمان، هزینه و انرژی زیادی نیاز دارند، که باعث می شود تولید پیل های سوختی هیدروژنی یک گزینه مقرون به صرفه نباشد.
هزینه های مواد اولیه خام
هزینه های مواد اولیه خامهمانطور که پیشتر نیز ذکر شد، در پیل های سوختی کاتالیزگرهایی وجود دارند، که عموما از جنس پلاتینیوم و ایریدیوم هستند. تهیه کردن این مواد خام، نیازمند هزینه های بسیاری است، که برخی افراد و شرکت ها را از سرمایه گذاری بر روی پیل های سوختی منصرف می‌کند.
بشدت قابل اشتعال
هیدروژن منبع سوختی با قابلیت اشتعال بسیار بالایی است. همین امر موجب شده تا نگهداری و ساخت این پیل ها، به موارد ایمنی و حفاظتی بسیاری نیاز داشته باشد.
چه تفاوتی میان باتری ها و پیل های سوختی وجود دارد؟
حال که با مزایا و معایب پیل سوختی آشنا شدید، ممکن است این سوال برایتان پیش بیاید که چه تفاوتی میان باتری های برقی و پیل های سوختی وجود دارد؟ کدام یک برای استفاده در خودروها و صنایع به عنوان منبع انرژی بهتر است؟ پیل های سوختی وزن کمتری نسبت به باتری ها دارند و زمان شارژ شدن آنها نیز بسیار کمتر است.
همچنین آلودگی صوتی و چشمی نیز بوجود نمی‌آورند. ضمن اینکه توان تولیدی آنها بیشتر بوده و همچنین فرآورده های جانبی آنها، یعنی آب و گرما، در موارد مختلفی قابل استفاده هستند. تنها مشکل این سلول ها نسبت به باتری ها، هزینه بالای ساخت آنها و نبود زیرساخت مناسب برای تولید آنها می‌باشد. البته امید می‌رود در آینده و با پیشرفت فناوری و متداول تر شدن این سوخت ها، زیرساخت های مناسب فراهم شده و هزینه تولید آنها نیز کاهش یابد.
جمع بندی
جمع بندیدر این مقاله در مورد مزایا و معایب پیل سوختی صحبت کردیم. از زمان تولید موتورهای صنعتی و ماشین ها، سوخت مناسب برای کار کردن آنها نیز، به یکی از دغدغه های بشر تبدیل شده است. با پیشرفت فناوری، سوخت ها و منابع انرژی جدیدتری ایجاد شدند. یکی از جدیدترین و بهترین منابع انرژی، پیل های سوختی می‌باشند.
انرژی الکتریکی در این سلول ها، بواسطه انجام واکنش شیمیایی تولید می‌شود. ضمن اینکه این پیل ها مزایای بسیار زیادی نسبت به دیگر سوخت ها و حتی باتری ها دارند. در میان مزایا و معایب پیل سوختی، یکی از مهم ترین معایب آن هزینه بالای تولید این سلول ها است. البته مزایای بسیار آن، شرکت های زیادی را متقاعد به سرمایه گذاری در تولید آنها کرده است.
منابع: americanhistory , plugpower , ny-engineers
قطعات الکترونیکی الکتروهایپر
سوالات متداول
- چند نوع پیل سوختی داریم؟
پیل های سوختی انواع مختلفی دارند از جمله: قلیایی، اسید فسفریک، اکسید جامد، میکروبی، سرامیکی، کربنات مذاب و….
- کاربرد پیل سوختی میکروبی چیست؟
پیل های سوختی میکروبی بیشتر برای فرآیند های زیستی به کار گرفته می‌شوند. از جمله تصفیه آب و فاضلاب.
