اختصاصی از
یاری فایل دانلود مقاله جایگاه انرژیهای نور درتامین انرژی قرن آتی دانلود با لینک مستقیم و پر سرعت .
مقدمه
اگر وضعیت فعلی رشد جمعیت ادامه یابد، پیش بینی می شود جمعیت جهان در اوائل قرن حاضر به هفت میلیارد نفر می رسد .
در عین حال منابع انرژی متداول در حال اتمام بوده و ممکن است تا اوایل قرن ٢١ به پایان برسد . استفاده از انرژی هسته ای که منابع آن نیز محدود بوده ومستلزم تربیت نیروی انسانی ماهر و نیز استفاده از سیستم های پیشرفته حفاظتی در برابر ضایعات رادیواکتیو است ،کفایت انرژی جهان را نخواهد داد.
پیش بینی می شود که انرژی خورشیدی و انرژی بادی وغیره ، جایگاه ویژه ای رادرتامین انرژی قرن آتی کسب نمایند.
استفاده از انرژی در پیشرفت تمدن امری طبیعی و اساسی است و به عنوان یک پایه برای حیات مطرح می باشد. انرژی به عنوان یک عنصر اصلی برای هر فعالیت اقتصادی لازم است و چنانچه افزایش مصرف انرژی در راستای کمک به بالا رفتن مرتبه رشد اقتصادی که باعث ایجاد استانداردهای بالاتر زندگی و کیفیت بهتر زندگی برای جمعیت رو به رشد جهانی باشد، مفید بوده و هر کجا که استفاده از انرژی باعث محدود کردن رشد اقتصادی و کیفیت زندگی گردد، مضر محسوب می شود. به عبارت دیگر هنگامی که افزایش استفاده از انرژی همراه با محدودیت های اکوانرژی باشد رشد را محدود می کند زیرا در این حالت منابع طبیعی و رشد اقتصادی ناپایدار است.
مفهوم اکوانرژی در واقع از مباحث اقتصاد و محیط زیست ناشی می شود که سیستمهای مختلف انرژی را از جهات اقتصادی و محیط زیستی بررسی و مقایسه می کند. محدودیتهای اکوانرژی که در این جا بدان اشاره می گردد شامل محدودیتهای زیست محیطی که باعث پایین آمدن استانداردهای زندگی می شود، می باشد. محدودیتهای سیاسی که در واقع باعث بحرانهای منطقه ای می شوند نیز به عنوان زیرمجموعه ای از محدودیتهای اکوانرژی به حساب می آیند.
نیاز قرن بیست و یکم پایدار شدن است . این مفهوم پایداری شامل نرخ پایدار افزایش جمعیت، پایداری مصرف انرژی و اقتصاد پایدار می باشد.
توسعه پایدار با اقتصاد پایدار معنی می یابد و اقتصاد پایدار باید توسط سیستم های انرژی که بازده بیشتر و قیمت پایین تر دارند و همچنین پاکیزه هستند یعنی سیستمهای انرژی که اقتصادی تر و قابل رقابت تر با سایر انرژیها بوده و افراد بیشتری را به کار گرفته و باعث کاهش اثرات نامطلوب زیست محیطی میگردند، تأمین شود. در جهان امروز با نرخ افزایش جمعیت بالا، رشد اقتصاد پایدار فقط از طریق دسترسی به سیستم های انرژی که بتواند به محدودیت های سایر انرژیها فائق آید امکان پذیر است و نکته قابل توجه اینجاست که بشر در راه رسیدن به چنین هدفی است، اما نکته منفی پراکنده بودن فعالیت روی این موضوع و مقاومتهای سیاسی و اقتصادی بسیار زیاد در راه آسا ن سازی این گذر انرژی مفید جهانی است. گذر از یک انرژی به نوع دیگر آن همواره همراه با یک سابقه تاریخی و مفاهیم جدانشدنی ا قتصاد و محیط زیست قابل بررسی است . برای شناخت محدودیتهای سایر منابع انرژی لازم است تا دو مورد فوق الذکر در مورد آنها بررسی گردد.
اولین بار استفاده از انرژی با استفاده از چوب رونق گرفت و در ابتدا اقتصاد چوب پایدار به نظر می رسید چون منابع جنگلی فراوان بودند و جمعیت جهانی نیز نسبتاً کم بود . اما هنگامی که تکنولوژی پیشرفت نمود و درخواست انرژی برای صنعت ذوب آهن و سایر صنایع افزایش یافت، جنگلها رو به نابودی گذاشت و قیمت چوب افزایش یافت . در واقع رشد اقتصادی با توجه به عدم در دسترس بودن منابع و افزایش قیمت محدود گردید.
در این زمان بشر اندیشه دیگری در راستای تکنولوژی استفاده از انرژی با بازده بیشتر رابا ارائه زغال سنگ، ابداع نمود . این گذر انرژی باعث پیشرفت هایی شد . در این سالها لوکوموتیو و موتورهای جدیدی که بتوانند از این سوخت جدید استفاده نمایند ساخته شد . بنابراین در قرن 19 منبع انرژی دیگری که مؤثرتر از چوب بود معرفی گردید و باعث بوجود آمدن یک رشد اقتصادی که افراد بیشتری از آن بهره می بردند گردید . این پیشرفت به همراه بازده اقتصادی بیشتر، محصولات متنوع و نیروی کار بیشتر و قیمت پایین محصولات باعث بوجود آمدن انقلاب صنعتی گردید . پس از گذشت زمان، انقلاب صنعتی باعث پایین آمدن سطح کیفی زندگی عده زیادی از مردم گردید. محدودیتهای اکوانرژی زغال سنگ به شرح زیر مطرح شد:
1- محدود شدن رشد اقتصاد
2- بوجود آمدن ابرقدرتهای اقتصادی
3- قیمت بالا نسبت به میزان آلایندگی
4- پایین آمدن کارآیی نیروی کار ) در اثر آلودگی هوا)
با محدودیتهای فوق مفهوم پایداری اقتصاد زغال سنگ زیر سؤال رفت . بنابراین تکنولوژی جدید یکبار دیگر یک گذر انرژی را تجربه نمود و به سمت سوخت پیشرفته تر بعدی متوجه گردید و نفت به عنوان یک سوخت جدید به سمت اقتصادی شدن حرکت کرد.
نفت با %75 کربن، تمیزتر و قابل حمل تر بوده و بازده بیشتری نسبت به سوختهای قبلی داشت. بنابراین به تدریج جایگزین سوختهای قبلی گردید . بطور کلی استفاده از انرژی در سیستم های اقتصادی، در زیر ساخت ها و حتی رفتارهای روزمره افراد نفوذ می نماید و از این رو تغییر انرژی به کندی صورت می گیرد. اگر چه همیشه مزیت های اقتصادی بر مقاومتهای سیاسی غلبه پیدا می کند اما تغییر انرژی آخرین اقدامی است که شامل قانون فوق میشود.
در سالهای استفاده از نفت ماشین های حفاری، پالایشگاهها و موتورهای احتراق داخلی به عنوان بخشی از انقلاب نفت توسعه و کاربرد می یابند و یک بار دیگر یک گذر انرژی به سمت انرژی ارزانتر با بازده بیشتر که در آن کارآیی افراد بالاتر بوده و قیمت خدمات را می کاهد و جمعیت جهان را به سمت یک منبع اقتصادی جدید که کیفیت زندگی را ارتقاء می دهد، سوق می دهد.
در حالی که از نفت به عنوان انرژی جدید استفاده می گردد، سیر تحقیقات برای گذر از سیستم های انرژی آلوده ساز و مشکل سازتر به سمت سوختهای پاک تر که از نظر شیمیایی ساده تر و از نظر اقتصادی پایدارتر باشند ادامه می یابد.
همانند انرژیهای قبلی با رایج شدن و استفاده زیاد از نفت محدودیت های اکوانرژی باعث کاهش سطح زندگی و محدودکردن رشد اقتصادی شد.
محدودیت های اکوانرژی نفت در طول چند دهه گذشته به شرح زیر است:
1- افزایش ناگهانی و شدید تورم
2- نیاز به دلارهای نفتی قابل برگشت که باعث انتقال بحران به کشورهای توسعه نیافته گردید.
3- جنگ خلیج فارس و سایر استراتژی های سیاسی و جنگی وابسته به نفت که باعث کسر بودجه های مکرر کشورها گردید.
4- آلودگی جهانی دریاها و هوای اکثر شهرها به ویژه شهرهای بزرگ
بنابراین محدودیتهای اکوانرژی نفت باعث یک گذر دیگر انرژی به سمت انرژی پا ک تر با ماهیت شیمیایی ساد ه تر، بازده بیشتر یعنی گاز طبیعی، گردید . درابتداهم کاوشگران نفتی و هم سیاستمداران بر این باور بودند که گازطبیعی دارای منابع کمیاب و رو به کاهش است اما در واقع این نفت بود که رو به کاهش داشت و گازطبیعی با سرعتی که به مراتب بیش از سایر سوختها بود رشد کرد و ثابت گردید که منابع گازطبیعی اکتشاف شده هماهنگ با سرعت کاربرد وسیعشان، توسعه می یابند. در واقع ما از سوخت چوب و زغا ل سنگ با %100 کربن و احتراق آلوده و تکنولوژی متمرکز به سمت نفت با %75 کربن که مایع است و حمل و نقل ساده ای دارد و سپس به سمت گازطبیعی با %50کربن و احتراق پاک تر و تکنولوژی غیربومی و با سرمایه متمرکز حرکت کرده ایم و طبیعی است که جهت توسعه سریع تر توجه بیشتری به آن معطوف گردد . در این سالها کاربرد گازطبیعی برای تولید الکتریسیته در توربین های گازی و پیلهای سوختی، استفاده از آن به عنوان سوخت ماشین ها، کاربرد در منازل ترویج شده است . گذر از نفت به گازطبیعی از سایر گذرهای قبلی اساسی تر بود و برای جمعیت جهان پایداری اقتصادی بیشتر و کیفیت بهتر زندگی را به ارمغان آورد . زیرا با توجه به پاکیزگی نسبی و فراوانی گازطبیعی اقتصاد آن پایدارتر به نظر می رسد. گذر از انرژی چوب به زغا ل سنگ و از آن به نفت و از نفت به گازطبیعی چر خه های کوتاه مدتی هستند، هرچند که هرکدام از آنها حدود 60 سال به طول انجامیده اند امانسبت به جریان نسلها این زمان را می توان کوتاه انگاشت . در واقع در طول زمان از نقطه نظر سیاسی، اقتصادی و زیست محیطی یا در واقع دیدگاه اکوانرژی، بشر همواره نیازمند یک منبع بزرگ تر، ساده تر و قابل استفاده در زمانهای طولانی تر بوده است و بطورکلی می توان این چرخه را گذر از سوختهای جامد به سوی سوختهای گازی نامید . در واقع ما دو نوع سوخت را در نظر می گیریم: سوختهای جامد و سوختهای گازی و سوختهای مایع به عنوان یک حد واسط در این روند قرار می گیرند. زیرا نفت هرگز بیشتر از %45 به بازار جهانی راه نیافته است در حالی که چوب و زغال سنگ به عنوان سوخت جامد %90فروش جهانی را داشته اند و پیش بینی می شود که سوختهای گازی نیز به مرز% 90برسند
عصر حاضر ”عصر انرژیهای گازی “ نامیده می شود و مدت زمانی است که از مصرف متان آغاز شده و در نهایت به سوختهای بدون کربن ختم خواهد شد.
به خاطر محدودیت انرژی های بدون کربن وگرانی آن رو به استفاده از انرژی های دیگری مانند انرژی خورشیدی و انرژی بادی و پیل سوختی و... که منابعی اتمام ناپذیرند وآلودگی بسیار کم ومنافع زیادی دارند روی آورده خواهد شد.
فصل اول
پیلهای سوختی
1-1 پیل سوختی
پیل سوختی وسیله ای است که با استفاده از یک واکنش شیمیایی، برق تولید می کند. هر پیل سوختی دو الکترود دارد، یکی مثبت و دیگری منفی که به ترتیب کاتد و آند نامیده می شوند. واکنش هایی که برق تولید می کنند در الکترودها رخ می دهند. هر پیل سوختی همچنین دارای یک الکترولیت است که ذرات شارژ شده الکتریکی را از یک الکترود به الکترود دیگر می برد و کاتالیزور که سرعت واکنش در الکترودهاراافزایش می دهد. هیدروژن سوخت پایه است، اما پیل های سوختی به اکسیژن هم نیاز دارند. یکی از جاذبه های پیلهای سوختی این است که با ایجاد آلودگی ناچیز برق تولید می کنند. بیشتر هیدروژن و اکسیژنی که در تولید برق به کار می روند نهایتاً باعث ایجاد محصولی جانبی به نام آب می شوند. یک پیل سوختی تنها مقدار بسیار کمی جریان مستقیم تولید می کند. در عمل، تعداد زیادی از پیل های سوختی با هم به صورت یک توده در می آیند. پیل یا توده، دارای اصولی یکسان هستند.
هدف از ایجاد پیل سوختی تولید جریان الکتریکی است که بتوان آن را از پیل خارج کرد و مورد استفاده قرار داد. نظیر روشن کردن یک موتور الکتریکی یا روشن کردن یک لامپ یا شهر.رفتاری که جریان الکتریسیته دارد، به پیل سوختی بر می گردد و یک مدار کامل الکتریکی را تشکیل می دهد. واکنش های شیمیایی که در این جریان به وجود می آیند کلید درک طریقه کارکردن پیل ها است. چند نوع پیل سوختی وجود دارد و هر کدام متفاوت عمل می کنند. اما در مجموع اتم های هیدروژن به قسمت آند پیل وارد می شوند، یعنی در جایی که یک واکنش شیمیایی،الکترون های آنها را آزاد می کند. اتم های هیدروژن یونیزه شده و بارالکتریکی مثبت دارند. الکترون ها با بار منفی، جریان در سیم ها را برای کار فراهم می کنند. اگر جریان متغیر مورد نیاز باشد، خروجی DC پیل سوختی باید مجهز به ابزار تبدیل جریان به نام "مبدل" باشد. اکسیژن وارد پیل سوختی در کاتد می شود و در بعضی از انواع پیل ها، اکسیژن با الکترون های بازگشتی از جریان الکتریسیته ترکیب شده و یون های هیدروژن از طریق الکترولیت به سمت آند رفته و در آنجا با یون های هیدروژن ترکیب می شوند. الکترولیت نقشی کلیدی را ایفا می کند، طوری که باید فقط به یون های مناسب اجازه انتقال بین کاتد و آند را بدهد. اگر الکترون های آزاد یا دیگر مواد بتوانند در سطح الکترولیت جاری شوند، عمل واکنش را منقطع می کنند. اگر هیدروژن و اکسیژن در سطح کاتد یا آند ترکیب شوند، آب پدید می آید که از پیل خارج می شود. تا زمانی که اکسیژن و هیدروژن یک پیل تأمین شود، پیل قابلیت تولید برق را داراست. تا زمانی که پیل ها برق را به صورت شیمیایی تولید می کنند (به جای احتراق) قوانین ترمودینامیک که فعالیت های نیروگاه ها را محدود می کند شامل آنها نمی شود، بنابراین پیل های سوختی در استخراج انرژی از یک سوخت، بازدهی بیشتری دارند. گرمای تلف شده بعضی از پیل ها قابل مهار شدن است و بازدهی سیستم های آن روز به روز افزایش می یابد.
کاربرد پایه ای یک پیل سوختی در توضیح سخت به نظر نمی رسد، اما ساخت پیل های ارزان، پر بازده و مطمئن هنوز یک تجارت پیچیده است. دانشمندان و مخترعان اشکال و اندازه های متفاوتی از پیل ها را به منظور بازدهی بیشتر طراحی کرده اند که جزئیات فنی هر کدام متفاوت است. بسیار از گزینه هایی که توسعه دهندگان این پیل ها با آن روبرو می شوند به نوع الکترولیت وابسته است. برای مثال طراحی الکترودها و مواد مورد استفاده در آنها به نوع الکترولیت ها بستگی دارد. امروزه، اصلی ترین الکترولیت ها عبارتند از آلکالی، کربنات مذاب، اسید فسفریک، تبادل پرتون لایه ای (PEM) و اکسید جامد. سه نوع اول مایع و دوتای آخر جامد هستند. همچنین نوع سوخت نیز بستگی به نوع الکترولیت دارد. بعضی از پیل ها به هیدروژن خالص نیاز دارند و بنابراین تجهیزات فوق العاده ای مثل بهساز را می طلبند تا سوخت را خالص گردانند. سایر پیل ها می توانند مقداری ناخالصی را تحمل کنند، اما ممکن است برای بازدهی بیشتر به دمای بالا احتیاج داشته باشند. الکترولیت های مایع باید در بعضی پیل ها به صورت چرخه ای کار کنند که بدین منظور باید از پمپ استفاده گردد. همچنین نوع الکترولیت مشخص کننده دمای عملکردی پیل است. برای مثال، پیل کربنات گداخته همان طور که از نامش پیدا است به صورت داغ عمل می کند. هرکدام از پیل ها در مقایسه با انواع دیگر دارای زیان هایی هستند، اما هنوز هم هیچ کدام ارزان و کافی نیستند تا اینکه جایگزین راه های سنتی برای تولید برق، سوزاندن زغال سنگ، هیدرو الکتریک یا حتی نیروگاه های هسته ای بشوند.
1-2 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 گروبرمی‌گردد. او اولین پیل‌سوختی را در سال 1839 با سرمشق گرفتن از واکنش الکترولیز آب، طی واکنش معکوس ودرحضور 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 زغال‌سنگ را مصرف میکرد، ساختند. تلاش‌های متعددی در اوایل قرن بیستم درجهت 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 مندولنجراصلاحات 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 راادامه داد تا توانست یک پیل‌سوختی کامل وکاراارائه نماید.بیکون درسال 1959 پیل‌سوختی با توان5 کیلووات را تولید نمود که می‌توانست نیروی محرکه یک دستگاه جوشکاری را تامین نماید.
تحقیقات جدید در این عرصه ازاوایل 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)وانرژی 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.
1-3 انواع پیل سوختی
1-3-1 پیل سوختی هیدرید فلز
پیلهای سوختی هیدرید فلز نوعی از پیلهای سوختی آلکالین هستند که امروزه در فازهای تحقیقات و توسعه استفاده می‌شوند. یک ویژگی قابل توجه آنها، قابلیت پیوند شیمیایی و ذخیره هیدروژن در پیل است. این ویژگی در پیلهای سوختی بروهیدریدی نیز وجود دارد، اگرچه MHFC آن با هیدروژن خالص مجدداً سوخت‌گیری میشود. تصور میشود که ویژگی‌های جذب هیدریدهای فلز حدود 2 درصد کمتر از بروهیدریدهای سدیم و سایر هیدریدهای فلزی سبک حدود 8/10 درصد باشد، برای نمونه تعدادی از ویژگی‌های جالب توجه آنها ارائه می‌گردد:
•قابلیت شارژ مجدد برای انرژی برق )مشابه باتری های NIMH)
• دارای دماهای عملکردی پایین
• جنبش سریع پیلهای سوختی هیدرید فلز اخیراً توسط ECD Ovonics و همچنین مؤسسه
ملی تکنولوژی پیشرفته و علوم صنعتی ژاپن مورد بررسی و آزمایش قرار گرفته‌اند. تصور میشود که دو روش MHCF برای کاتالیزورهای مختلف مورد استفاده قرار می‌گیرد. بنابراین، در پروژه‌های تحقیقاتی یک مدل قابل ارائه خارج از لابراتوار تولید نشده است و هنوز برای غلبه بر موانع هیچ مدلی ارائه نگردیده است.
1-3-2 پیل‌سوختی الکتروگالوانیزه
پیل سوختی الکتروگالوانیزه، یک دستگاه الکتریکی است که برای اندازه‌گیری غلظت گاز اکسیژن در غواصی و تجهیزات پزشکی بکار می‌رود. در این پیل سوختی، هنگامی که هیدروکسید پتاسیم در پیل با اکسیژن اتصال برقرار میکند، یک واکنش شیمیایی انجام میشود. این امر باعث ایجاد جریان الکتریکی بین هادی آند و صفحه طلایی کاتد از طریق مقاومت باز میشود. ولتاژ تولید شده با غلظت اکسیژن موجود، متناسب است. این نوع از پیلها در تحلیل کننده‌های اکسیژن در غواصی تکنیکی بکار رفته و بیانگر تناسب اکسیژن در گاز Trimix و یا Nitrox قبل از غواصی هستند و همچنین در سیستمهای اکسیژن مداربسته برای ارزیابی فشار جزئی اکسیژن در طول غواصی بکار می‌روند. پیلهای سوختی الکتروگالوانیزه دارای طول عمر محدودی هستند که در غلظت بالای اکسیژن کاهش می‌یابد. واکنش بین اکسیژن و سرب در آند مصرف کننده سرب رخ می‌دهد که نتیجه آن غلظت بالای اکسیژن در پیل خواهد بود. یک پیل که برای کاربردهای غواصی بکار می‌رود اگر در یک بستۀ بدون درزِ هوا ذخیره شود دارای طول عمر سه ساله خواهد بود، اما اگر در اکسیژن خالص ذخیره شود فقط چهار ماه طول عمر خواهد داشت.
1-3-3 پیل سوختی اسید فرمیک
پیلهای سوختی اسید فرمیک یا OFAFC ها، از نوع پیلهای سوختی تبادل پروتونی محسوب می‌شوند که سوخت آن یعنی اسید فرمیک بازیابی نمی‌شود، اما بطور مستقیم به پیل سوختی تغذیه میشود. کاربردهای آنها در وسایل الکترونیکی کوچک و قابل حمل مثل تلفن‌ها و کامپیوترهای لپ‌تاپ است.
همانند متانول، اسید فرمیک نیز یک مولکول آلی کوچک است که مستقیماً در پیل سوختی تغذیه میشود و نیاز بازیافت کاتالیزور را برطرف میکند. ذخیره‌اسید فرمیک راحت‌تر و ایمن‌تر از هیدروژن است زیرا نیازی به فشار بالا یا دمای پایین ندارد برای اینکه اسید فرمیک در دمای محیط مایع است. دو مزیت مهم برای اسید فرمیک‌ها نسبت به متانول‌های مورد استفاده در پیلهای سوختی وجود دارد. اول اینکه اسید فرمیک از غشای پلیمری عبور نمی‌کند، بنابراین بازدهی آن بیشتر از متانول است. دوم اینکه اسید فرمیک همانند متانول باعث کوری نمی‌شود و درصورت نشت، می‌توان گفت که سوختی ایمن‌تر است.
واکنش ها DFAFC ها اسید فرمیک و اکسیژن را به دی اکسید کربن و آب برای تولید انرژی تبدیل می‌کنند. اکسیداسیون اسید فرمیک در آنٌد در یک لایه کاتالیزور رخ می‌دهد. دی اکسید کربن ایجاد شده و پروتون‌ها ازطریق غشای پلیمر عبور کرده و با اکسیژن در یک لایه کاتالیزور موجود در کاتد واکنش می‌دهد. الکترونها از طریق یک مدار خارجی از آند به کاتد عبور کرده و برای وسیله خارجی انرژی (برق) تولید میکند.در طول تحقیقات گذشته، محققان، اسید فرمیک را بعنوان یک سوخت کاربردی و سودمند نپذیرفتند زیرا در آزمایشات ولتاژ بسیار بالای الکتروشیمیایی از خود نشان داد: یعنی این واکنش برای کاربردهای مختلف بسیار مشکل است و عملی نیست. با این وجود، در سالهای اخیر، سایر محققان دریافتند که دلیل عملکرد پایین آن، استفاده از پلاتینوم بعنوان یک کاتالیزور است که در انواع پیلهای سوختی معمولی است. استفاده از پالادیوم بجای آن، عملکرد بهتر از پیلهای سوختی متانولی را نیز ارائه داده است. شرکت Tekion مجوز انحصاری برای تکنولوژی پیلهای سوختی اسید فرمیک را از دانشگاه ایلی نویز در Urbana-Champaign اخذ کرد. این شرکت اکنون بر توسعه پیل سوختی/ باتری که Formia Power Pack نامیده میشود متمرکز است و امیدوار است که بتواند در فصل اول سال 2007بتواند Pack های جدیدی را ارائه دهد.
Power Pack درپیل‌های سوختی بجای منبع الکتریکی معمولی مانند Walloutlet، برای
شارژ مجدد باتری‌ها، متکی است. هنگامی که سوخت تخلیه (مصرف) میشود، کاربران به راحتی می‌توانند کارتریج سوخت خالی شده را با یک کارتریج جدید جایگزین کنند. به دلیل چگالی بالای نیروی پیل سوختی، باید زمان شارژ حدود دوبرابر شود. این تکنولوژی تنها حدود 10-15 درصد نسبت به باتری‌های قدیمی باعث صرفه‌جویی در هزینه میشود
1-3-4 پیل روی- هوا
پیلهای روی- هوا، پیلهای الکتروشیمیایی غیرقابل شارژ هستند و از طریق اکسیداسیون روی با اکسیژن هوا، نیرو کسب می‌کنند. این پیلها دارای چگالی‌های انرژی بالا هستند و تولید آنها نسبتاً ارزانتر است. آنها در تجهیزات الکتریکی آزمایشگاهی کاربرد فراوانی هستند. ذرات روی (Zinc) با الکترولیت (محلول هیدروکسید پتاسیم( وآب و اکسیژن هوا در کاتد واکنش داده و هیدروکسیل‌هایی که به پایه روی(Zinc) انتقال می‌یابند را تشکیل داده و Zincate (Zn(OH) 42) نیز تشکیل می‌دهد که در آن نقاط الکترونها آزاد شده و به کاتد می‌روند. واپاشی Zincateدر اکسید روی و آب در بازگشت به سیستم صورت می‌گیرد. آب و هیدروکسیل از آند در کاتد مجدداً بازیافت شده و آب فقط بعنوان یک کاتالیزور عمل میکند. این واکنشها ماکزیمم سطح ولتاژ 65/1 ولت را تولید کرده اما ولتاژ را تا 35/1-4 ولت با کاهش جریان هوا درپیل کاهش می‌دهد، این امر اغلب در باتری‌های سمعک برای کاهش میزان آب خشک شده، به کار می‌رود. واژۀ پیل سوختی روی- هوا اغلب به پیل روی- هوایی اطلاق میشود که سوخت روی در آن مجدداً شارژ شده و اکسید روی زائد بطور مداوم ازبین می‌رود. این کار با قرار دادن خمیره الکترولیت روی یا Pellet های آن در فضای آند صورت می‌گیرد. اکسید روی زائد به مخزن ضایعات یا کیسه درون مخزن سوخت پمپاژ میشود و خمیره یا Pellet رویِ تازه از مخزن سوخت گرفته میشود. اکسید روی زائد در جایگاه سوخت‌گیری مجدد پمپاژ شده و به کارخانه بازیافت ارسال میگردند. بعلاوه، این واژه به سیستم الکتروشیمیایی نیز اطلاق میشود که در آن روی (Zinc) بعنوان یک واکنش دهنده کمکی، بازیابی سوختهای هیدروکربن را در آند یک پیل سوختی را صورت می‌دهد. پیلهای روی- هوا دارای ویژگی‌های پیلهای سوختی و باتری‌ها هستند.
ویژگی‌های پیل روی- هوا:
-پیلهای روی- هوا دارای انرژی بسیار زیادی در مقایسه با سایر باتری‌ها هستند. پیلهای روی- هوا انرژی متداوم تولید می‌کنند، تا زمانی که پیل بیش از 85-80 درصد تقلیل نیافته باشد، ولتاژ تولید میشود.
-پیلهای روی- هوا دارای طول عمر طولانی هستند چرا که در بسته‌بندی بدون درز (بدون درز ورود اکسیژن) هستند.
-پیلهای روی- هوا دارای میزان تخلیه خود به خود در مجاورت با هوا هستند، هنگامی که روی با اکسیژن واکنش می‌دهد، کاتالیزور آب در پیل خشک خواهد شد. برای جلوگیری از تخلیه خود به خود پیل، باید هنگامی که از آن استفاده نمی‌شود، آن را تخلیه کرد. رطوبت در پیل می‌تواند با استفاده از محیطی مرطوب حفظ شود.
-پیلهای روی- هوا نباید با آب اشباع شوند. از فرو بردن آنها در آب باید خودداری شود.
-در پیلهای روی- هوا از مواد ارزان استفاده شده است و می‌توان تولید انبوه آنها را با هزینه‌‌ای ارزان صورت داد. پیلهای روی- هوا قابلیت شارژ مجدد بصورت الکتریکی را ندارند، اما روی را می‌توان بازیافت کرد یا بطور مکانیکی می‌توان آن را شارژ کرد. اکسید روی از پیلهای استفاده شده ذوب شده و به فلز روی تبدیل میشود و با الکترولیت بازیابی شده مجدداً ترکیب میشود.
1-3-5 پیلهای سوختی میکروبی
یک پیل سوختی میکروبی (MFC) یا یک پیل سوختی بیولوژیکی، وسیله‌ای است که در آن میکروارگانیسم‌ها ترکیباتی مثل گلوکز، استات یا آب زائد را اکسید می‌کنند. الکترون‌هایی که از این اکسیدها حاصل می‌شوند درجهت یک الکترود پیش می‌روند که آند نامیده می‌شوند. از این آند، الکترونها ازطریق یک مدارالکتریکی در جهت الکترود دوم یعنی کاتد پیش می‌روند. در کاتد، الکترونها درجهت یک پذیرندۀ الکترونیکی با اختلاف پتانسیل زیاد، توان، درنتیجه فعالیت باکتریایی تولید میشود. خروجی توان که تاکنون گزارش شده است، بسیار کم یعنی بصورت میلی‌وات بوده است. درحال حاضر کاربردهای تجاری این توان وجود ندارد، بنابراین انتظار می‌رود که در سالهای آتی تغییراتی در آن پدید آید. تولید الکتریسیته، برق ازآب زائد یکی از مهمترین موضوعات در این زمینه درحال حاضر محسوب میشود. همچنین دستگاه‌های تنظیم ضربان قلب که با نیروی گلوکز کار می‌کنند نیازی به تأمین نیرو ندارند چراکه از گلوکز جریان خون، بیوسنسورها و سیستمهای انتقال مواد غذایی استفاده می‌کنند. یک پیل سوختی میکروبی ابزاری است که انرژی شیمیایی را به انرژی الکتریکی توسط واکنش میکروارگانیسم‌های کاتالیزوری تبدیل میکند. یک نوع پیل سوختی میکروبی شامل آند و کاتد است که توسط یک غشای خاص کاتیونی از یکدیگر جدا شده‌اند. در فضای آند، سوخت، توسط میکروارگانیسم‌ها اکسید شده و الکترونها و پروتون‌ها را تولید میکند. الکترونها و پروتون‌ها در فضای کاتد مورد استفاده قرار می‌گیرند و در ترکیب با اکسیژن تشکیل آب می‌دهند. بطورکلی، دو نوع پیل سوختی میکروبی وجود دارد: پیل سوختی میکروبی واسطه (Mediator) و پیل سوختی بدون واسطه (Mediator-less) پیلهای سوختی بیولوژیکی گلوکز و متانول را از خرده‌های غذا گرفته و آنها را در مجاورت باکتری به غذا و هیدروژن تبدیل می‌کنند.
پیل سوختی میکروبی واسطه اکثر پیلهای میکروبی بصورت الکتروشیمیایی غیرفعال هستند. انتقال الکترون از پیلهای میکروبی به الکترود توسط واسطه‌هایی چون تیونین، متیل ویولوگن (متیل بلو) ، اسید آب‌دار، قرمز خنثی و غیره صورت می‌گیرد. اکثر این واسطه‌ها گران و سمی هستند.
پیل سوختی میکروبی بی‌واسطه در مؤسسه علوم و تکنولوژی کره، توسط تیمی که توسط کیم، بیونگ هونگ راهبری میشود، ساخته شدند. یک پیل سوختی میکروبی بی‌واسطه نیازی به واسطه ندارد اما از باکتری فعال الکتروشیمیایی برای انتقال الکترونها به الکترود استفاده میکند. درمیان باکتری‌های فعال الکتروشیمیایی اشوانلا، هیدروفیلای آئرونوموس و غیره از همه مهمتر هستند.
MFC های بی‌واسطه اخیراً توسعه یافته و به این علت بر عملکرد بهینه تأثیر بسزایی گذاشته‌اند طوری که باکتری بکار رفته در این سیستم، نوع یون غشاء و شرایط سیستم مثل دما چندان اهمیتی ندارد. باکتری در MFC های بی‌واسطه دارای آنزیم‌های کاهش دهنده فعالیت الکتروشیمیایی مثل سیتوکروم در غشای خارجی که الکترونها را به مواد بیرونی انتقال می‌دهد، هستند.
تولید انرژی الکتریسیته (برق) وقتی میکروارگانیسم‌ها از یک زیر لایه مثل شکر در شرایط هوازی استفاده می‌کنند، دی اکسید کربن و آب تولید می‌کنند. با این وجود، هنگامی که اکسیژن وجود ندارد، آنها دی اکسید کربن، پروتون و الکترون را همانند ذیل تولید می‌کنند:
C12H22O11 + 13H2O → 12CO2 + 48H+ + 48e- Eqt.1پیلهای
سوختی میکروبی از واسطه‌های غیرآلی برای ضربه زدن به داخل زنجیرۀ انتقال الکترون پیلها استفاده کرده و الکترون‌های تولید شده را واسطه از غشای خارجی چرب پیل و دیوارۀ پلاسما عبور کرده و الکترونها را از زنجیرۀ انتقال الکترون آزاد میکند که بطور نرمال توسط اکسیژن یا سایر واسطه‌ها گرفته میشود. اکنون واسطه کاهش یافته‌ای وجود دارد که پیل با الکترون‌های متصل به الکترودی که آنها را ته‌نشین کرده است قرار گرفته و این الکترود به آند الکترود ژنریک تبدیل میشود. (الکترود با بار منفی) . آزادسازی الکترونها به این معنی است که واسطه به وضعیت اولیه اکسید شده خود بازگشته و فرآیند مجدداً تکرار میشود. مهم است که بدانیم این موضوع فقط تحت شرایط غیرهوازی رخ می‌دهد، اگر اکسیژن وجود داشته باشد، کلیه الکترونها جمع‌آوری شده و الکترونگاتیو تراز واسط خواهند بود. تعدادی از واسطه‌ها برای استفاده در پیلهای سوختی میکروبی ارائه شده‌اند. آنها شامل متیلن قرمز، آبی، ترونین و رزورفوین هستند. این‌ها اصول تولید جریان الکترونها از اکثر میکروارگانیسم‌ها هستند. برای تأمین نیروی برق مناسب، این فرآیند باید در یک پیل سوختی انجام شود. برای تولید یک جریان مفید، لازم است که یک مدار کامل ایجاد شود نه اینکه فقط الکترونها به یک نقطه منفرد ارسال شوند. واسطه و میکروارگانیسم درحالت تخمیر، در یک محلول که به یک زیرلایه مناسب مانند گلوکز اضافه میشود، با یکدیگر مخلوط می‌شوند. این مخلوط در یک فضای بسته قرار می‌گیرد و باعث میشود که از ورود اکسیژن جلوگیری شود. بنابراین میکروارگانیسم برای استفاده تنفس هوازی با فشار وارد میشود. یک الکترود در محلول قرار می‌گیرد و بصورت آند همانند آنچه قبلاً گفته شد عمل میکند. در محفظه دوم، MFC یک محلول و الکترود دیگر است. این الکترود که «کاتد» نامیده میشود بصورت مثبت شارژ شده و برابر با داخل شدن اکسیژن در انتهای زنجیرۀ انتقال الکترون است، و فقط از خارج به پیل بیولوژیکی وارد میشود. این محلول یک عامل اکسیداسیون است که الکترونها را در کاتد منظم میکند. مانند زنجیره الکترون در پیل تخمیر شده، باید تعدادی ملکول همانند اکسیژن در آن وجود داشته باشد. با این وجود، این کار عملی نیست زیرا به حجم بالایی از گاز چرخشی نیاز است. یک گزینه قراردادی استفاده از محلول با یک عامل اکسیداسیون جامد است. اتصال دو الکترود توسط یک سیم صورت می‌گیرد (یا توسط یک مسیر هادی جریان برق که ممکن است شامل بعضی وسایل الکتریکی نیرو مثل لامپ باشد، صورت می‌گیرد) واسط کاهش یافته الکترونها را از پیل به الکترود منتقل میکند. در این حالت واسط هنگامی که الکترونها را ته‌نشین میکند، اکسید میشود. آنها سپس ازطریق یک سیم به الکترود دوم که بعنوان یک سنیک الکترود فعال است جریان می‌یابند. درنتیجه به مواد اکسیداسیون انتقال می‌یابند.
پیلهای سوختی میکروبی دارای مواد کاربردی پتانسیل هستند. اولین و بارزترین آنها، تولید انرژی برق برای یک منبع تأمین برق است. حقیقتاً هر مادۀ آلی را می‌توان برای تغذیه پیل سوختی به کار برد MFC .ها را می‌توان برای کارخانه‌های تأسیسات آب زائد نصب کرد. باکتری مواد زائد را از آب گرفته و نیروی برق کامل برای کارخانه تولید می‌کنند. استفاده از MFC ها، متدی مؤثر برای تولید انرژی محسوب میشود. تخلیه پیل سوختی طبق قوانین مربوطه صورت می‌گیرد MFC .ها از انرژی بیشتر و مؤثری برای موتورهای استاندارد احتراقی که توسط Carnotcycle محدود میشود، استفاده می‌کنند. بصورت نظری، یک MFC قادر است انرژی مؤثر را تا 50 درصد ارسال کند. با این وجود، MFC ها را نباید در مقیاس‌های بالا استفاده کرد و تخمین زده میشود که MFC ها را بتوان بعنوان منبع نیرو برای یک دستگاه ضربان سنج قلب، میکروسنسور با یک میکرواکتوآتور مورد استفاده قرار داد MFC. می‌تواند گلوکز را از جریان خون یا سایر زیرلایه‌ها در بدن گرفته و از آن برای تولید الکتریسیته این وسایل نیرو استفاده کند. مزایای استفاده از MFC در این وضعیت، استفاده بصورت باتری است که شکل قابل تجدید انرژی را به کار برده و می‌تواند بسیار کوچک ساخته شود و نیازی به شارژ مجدد همانند سایر باتری‌های استاندارد ندارد. همچنین می‌تواند بخوبی در شرایط دمایی متوسط بین 20 تا40درجه سانتی‌گراد و با PH حدود 7 عمل کند. الکتریسیته حاصل از پیل سوختی را می‌توان در کاربردهایی چون Ecobots، Gastrobots و Biosensors بکار برد. از آنجایی که جریان تولید شده از یک پیل سوختی میکروبی مستقیماً با پایداری آب زائد بکار رفته در سوخت متناسب است، یک MFC را می‌توان برای اندازه‌گیری مقاومت آب زائد بکار برد. مقاومت (پایداری) آب زائد اغلب بصورت مقادیر درخواست اکسیژن بیوشیمیایی (BOD) تخمین زده میشود. مقادیر BOD در نمونه‌هایی برای مدت 5 روز توسط منبع میکروب‌ها که اغلب ته نشست فعال را از فاضلاب جمع‌آوری می‌کنند، مشخص میشود. اکسیژن و نیترات گیرنده‌های الکترون را از طریق الکترود کاهش دهنده جریان تولیدی از یک MFC دریافت می‌کنند. یک سنسور MFC-Type BOD مقادیر BOD را در حضور پذیرنده‌های الکترون تخمین می‌زند. این کار می‌تواند از آغشته شدن نیترات و هوا در MFC با استفاده از Inhibitor های اکسیدزا ترمینال مثل سیانید و آزید جلوگیری کند. این نوع سنسور BODبطور تجاری دردسترس است.
تحقیقات فعلی اخیراً، بیشتر محققان در این زمینه بیولوژیست هستند بجای اینکه الکتروشیمیست یا مهندسی باشند. درنتیجه بعضی از آنها بعضی از کاربردهای غیرمطلوب مثل ثبت ماکزیمم جریان حاصل شده از طریق پیل را هنگامی که عملکرد آن را نشان می‌دهند، مشخص می‌کنند، بجای اینکه جریان ثابت که اغلب از شدت درجه‌ای کمتر برخوردار است را نشان دهند گاهی اوقات داده‌های مربوط به مقدار مقاومت بکار رفته اندک است و غیرقابل مقایسه با سایر داده‌ها می‌باشد.
در اواخر این قرن، نظریه استفاده از پیلهای میکروبی با تلاش تولید برق ارائه شد M.C پاتر اولین شخصی بود که این نظریه را در سال 1912 ارائه داد. وی یک پروفسور گیاه شناسی در دانشگاه دورهام بود. پاتر تولید الکتریسیته و برق را از E.Coli مدیریت کرد با این وجود به نتایج مطلوبی دست نیافت. در 1931، بارنت کوهن به این حیطه توجه بیشتری معطوف داشت، وی تعداد پیل سوختی نیمه میکروبی تولید کرد که بصورت سری به یکدیگر اتصال داده شده و در قابلیت تولید بیش از 35 ولت انرژی را با جریان حدود 2 میلی‌آمپر داشتند. کارهای زیادی توسط دل دوکا صورت گرفت. وی هیدروژن را با تجزیه گلوکز توسط بوتیرکیوم کوستیدیدیوم بعنوان واکنش دهنده در آند یک پیل سوختی هوا و اکسیژن تولید کرد. متأسفانه، ازطریق این پیل یک ماهیت غیرثابت برای تولید هیدروژن از میکروارگانیسم‌ها مشخص شد. اگرچه این موضوع بعدها در کار با سوزوکی در 1976 مشخص شد، مفهوم طراحی کنونی MFC با کار مجدد سوزوکی معنا پیدا کرد. همزمان با کار سوزوکی در اواخر دهه هفتاد، کمی عملکرد پیلهای سوختی میکروبی مشخص گردید و بعدها بطور مفصل‌تر توسط MJ Allen و سپس H. Peter Bennetto هر دو از کالج کینگ لندن بررسی شد Bennetto پیل سوختی را بعنوان مقری مناسب برای تولید برق برای کشورهای جهان سوم مطرح کرد. کار وی در اوایل دهه 1980 شروع شد و وی به فهم چگونگی عملکرد پیلهای سوختی کمک شایانی کرد و اکنون که بازنشسته شده است نیز مسئولیت‌هایی در این باره برعهده دارد. مشخص است که انرژی برق را می‌توان مستقیماً از تجزیه مواد آلی در یک پیل سوختی میکروبی تهیه کرد و از طریق مکانیسم‌های مختلف این فرآیند بخوبی قابل درک است. همانند یک پیل سوختی نرمال، یک MFC هم فضای کاتد دارد و هم فضای آند. فضای آند غیرهوازی توسط یک غشای تبادل آهن به فضای کاتد متصل میشود و مدار توسط یک سیم خارجی تکمیل می‌گردد. در مه 2007، دانشگاه Queensland، استرالیا یک نوع MFC باتلاش شرکت Fosters Brewing ارائه داد. این نوع MFC، دارای حجم 10 لیتر بود که آب زائد را به دی اکسید کربن، آب تمیز و برق تبدیل میکرد. این نوع MFC با موفقیت روبرو بود و دارای ظرفیت حدود 660 گالن brewery که تقریباً 2 کیلووات برق تولید میکرد، بود.
1-3-6 پیل سوختی قابل بازگشت
یک پیل سوختی قابل بازگشت، نوعی پیل سوختی است که از ماده شیمیایی A برای تولید برق و از ماده شیمیایی B حاصل از آن برای استفادۀ انرژی برق و از ماده شیمیایی B برای تولید ماده شیمیایی A استفاده میکند. یک پیل سوختی هیدروژنی، برای مثال، از هیدروژن (H2) و اکسیژن (O2) برای تولید برق و آب (H2O) استفاده میکند، یک پیل سوختی هیدروژنی قابل بازگشت از برق و آب برای تولید هیدروژن و اکسیژن استفاده میکند. با این تعریف می‌توان دریافت که فرآیند هر پیل سوختی قابل بازگشت است. با این وجود چنین وسیله‌ای برای کار در یک مورد بهینه‌سازی شده و ممکن نیست که به چنین روشی که قابل بازگشت باشد، ایجاد شود. پیلهای سوختی اغلب در سیستمهای خیلی خاص به کار نمی‌روند. به دلیل اینکه پیلهای سوختی در مورد بازگشت به جلو برای سیستمهای ذخیره انرژی در مقادیر کم و اندک مناسب نیستند.
1-3-7 پیل سوختی بروهیدریدی مستقیم
پیل سوختی بروهیدریدی مستقیم (DBFC) یک زیر طبقه از پیلهای سوختی آلکالینی محسوب میشود که از یک محلول بروهیدرید سدیم برای یک سوخت استفاده میکند. مزیت بروهیدرید سدیم در هیدروژن قراردادی در پیل سوختی آلکالینی در این است که سوخت آلکالین و borax زائد از مسموم ساختن پیل سوختی با دی اکسید کربن در مجاورت هوا، جلوگیری میکند. بروهیدرید سدیم را می‌توان بطور پتانسیل در سیستمهای پیل سوختی هیدروژنی قراردادی بعنوان وسیله ذخیره‌سازی هیدروژن بکار برد. هیدروژن را می‌توان برای یک پیل سوختی توسط تجزیۀ کاتالیزور بروهیدرید مجدداً تولید کرد. NaBH4 + 2H2O → NaBO2 + 4H2 متأسفانه DBFC ها از یک واکنش یک مرحله‌ای NaBH4 با آب که توسط پیل سوختی حرارت داده شده است، هیدروژن تولید می‌کنند. این هیدروژن را می‌تواند به بیرون فرستاد یا آن را به یک پیل سوختی هیدروژنی قراردادی انتقال داد. پیل سوختی آب تولید خواهد کرد و آب مجدداً بازگشت داده شده و غلظت NaBH4 بیشتر میشود. پس از آزادسازی هیدروژن و شروع اکسیداسیون،NoBo2 یا Borax تولید میشود Borax .یک ماده شوینده و صابون است که تقریباً بدون سم می‌باشد Borax .را می‌توان هیدروژنه کرده و به سوخت بروهیدرید ازطریق چندین تکنیک مختلف بازگرداند که بعضی از آنها به آب و برق یا گرمای چندین برابر نیاز ندارند .این تکنیک‌ها هنوز درحال توسعه هستند. بروهیدرید سدیم 50 دلار آمریکا در کیلوگرم هزینه دارد اما با بازیافت مجدد Borax و تولید انبوه، قیمت آن کاهش می‌یابد و به 1 دلار در کیلوگرم می‌رسد.
1-3-8 پیل سوختی متانول مستقیم
پیلهای سوختی متانول مستقیم یا DMFC ها زیر بخشی از پیلهای سوختی تبادل پروتون است که در آنها سوخت، متانول (CH3OH) تشکیل نمی‌شود، اما مستقیماً به پیل سوختی تغذیه می‌شوند. به دلیل اینکه متانول مستقیماً به پیل سوختی تغذیه میشود، بهسازی کاتالیزوری پیچیده‌ای نیاز نیست و ذخیره متانول راحت‌تر از هیدروژن است زیرا نیازی به عملیات در دمای بالا یا پایین نیست. چگالی انرژی متانول، میزان انرژی آزاد شده با استفاده از حجم متانول، حجم زیادتری از هیدروژن فشرده را داراست. با این وجود، بهره‌وری پیلهای سوختی متانول مستقیم کمتر است زیرا نفوذ زیاد متانول ازطریق غشاء عبور میکند و دارای عملکرد دینامیک نیست. مسائل و مشکلات دیگر شامل هدایت دی‌اکسید کربن در آند است. در سطح معمول تکنولوژی، DMFC ها در برق محدود هستند و می‌توانند تولید شوند اما هنوز انرژی بیشتر در یک فضای کوچک ذخیره نمی‌کند. این بدان معناست که آنها می‌توانند مقدار کمی نیرو در دورۀ زمانی بلندمدت تولید کنند. این صنعت برای مصارف ایجاد نیرو در وسایل نقلیه بکار می‌رود همچنین برای گوشی‌های موبایل و دوربین‌های دیجیتال و یا لپ‌تاپ‌ها بکار می‌رود. یک مورد دیگر، ویژگی‌های شیمیایی متانول است. این ماده سمّی یا قابل اشتعال است. پانل محصولات خطرناک سازمان هواپیمایی مدنی بین‌المللی در نوامبر 2005 به مسافران اجازه می‌دهد که از پیلهای سوختی میکرو و کارتریج‌های سوختی متانول استفاده کنند و هواپیماها را با کامپیوترهای لپ‌تاپ و سایر لوازم الکترونیکی مصرفی مجهز میکند. قوانین رسمی آن هنوز درحال اجرا است.
واکنشها DMFC بر اکسیداسیون متانول در لایه کاتالیزوری، دی اکسید کربن تشکیل می‌دهد. آب در آند مصرف شده و در کاتد تولید میشود. یون‌های مثبت (H+) در غشای تبادل پروتون در کاتد انتقال می‌یابد که با اکسیژن در تولید آب واکنش می‌دهد. الکترون ازطریق مدار خارجی از آند به کاتد برای تولید نیرو در وسایل خارجی انتقال می‌یابد. به دلیل اینکه آب در آند در واکنش مصرف میشود، متانول خالص بدون مصرف آب از طریق انتقال غیرفعال مثل اسمز (انتشار بازگشتی) یا انتقال فعال مثل پمپاژ کردن مصرف میشود. استفاده از آب، چگالی انرژی سوخت را محدود میکند. بعلاوه پلاتینوم بعنوان کاتالیزور برای واکنش‌های نیمه به کار می‌ر
دانلود با لینک مستقیم
دانلود مقاله جایگاه انرژیهای نور درتامین انرژی قرن آتی 
