به کارگیری پیل سوختی در تولید انرژی الکتریکی با استفاده از روش بردارهای فضایی (SVM)

دسته بندي : فنی و مهندسی » برق، الکترونیک، مخابرات
يکي از موارد مهمي که بشر از ابتدا به عنوان يک چالش اساسي با آن مواجه بوده است يافتن روشهاي نوين و پر بازده تبديل انرژي سوختها به انرژي قابل استفاده بوده است شايد بتوان اولين تجربه انسان در اين راه را ساخت ماشينهاي اوليه بخار دانست اين ماشينها داراي راندمان بسيار پايين بودند بعد از اختراع موتورهاي احتراق داخلي توسط اتو اين راندمان نسبتا بهبود يافت و به مرز 7 % در موتورهاي اوليه رسيد با پيشرفت علم ترموديناميک سيکلهاي احتراقي بهتري پا به عرصه گذاشتند هر چند برخي از آنها يا قابل اجرا نبودند يا با مشکلات ساخت و تجهيزات پيچيده مواجه بودند. بهترين سيکل حرارتي کاربردي که تا کنون مورد استفاده بشر قرار گرفته است سيکل ترکيبي برايتون – رانکين مي باشد که در نيروگاههاي حرارتي توليد برق مورد استفاده قرار گرفته است و بازده آن قريب به 45 % مي باشد اما امروزه بشر به فن آوري جالب پيل سوختي به عنوان جانشين بسيار مناسب براي موتورهاي احتراق داخلي مي انديشد از آنجاييکه اين وسيله از سيکل کارنو تبعيت نمي کند و بصورت مستقيم و بواسطه فرآيند الکتروشيميايي ، انرژي شيميايي سوخت را به انرژي الکتريکي تبديل مي نمايد مي توان بسته به نوع سوخت راندماني بين 80 % براي سوخت هيدروژن خالص و 30 % براي گاز متان داشته باشد. امروزه پيل سوختي به يک رقيب مناسب براي توربينهاي گاز در نيروگاهها ، موتورهاي احتراق داخلي در خودروها و باطريها در کامپيوترهاي کيفي تبديل شده است جريان مستقيم توليد شده توسط پيل سوختي را مي توان براي کاربردهاي الکتريکي بويژه بکارانداختن موتورهاي الکتريکي و روشنايي استفاده نمود. يکي از شيوه هاي اساسي که تکنولوژي آن در دهه اخير به سرعت توسعه يافته است استفاده از پيلهاي سوختي جهت تأمين همزمان الکتريسيته و حرارت به روش الکتروشيميايي مي باشد در اين روش که به عبارتي مي توان آن را عمل الکتروليز معکوس قلمداد کرد انرژي شيميايي ذخيره شده در سوختهاي فسيلي بدون احتراق استخراج مي گردد اين سيستمها در مقايسه با ساير روشها از کارائي زيادي برخوردار بوده و آلودگي بسيار کمي توليد مي کند. با توجه به اينکه پيلهاي سوختي بصورت شيميايي برق توليد مي کنند خيلي بهتر از احتراق خواهند بود آنها محدوديت قوانين ترمود يناميک را که واحدهاي توليد قدرت مرسوم دارند ندارند بنابراين پيلهاي سوختي بازده بسيار بيشتري در توليد انرژي از يک سوخت خواهند داشت همچنين با افزايش هر چه بيشتر بازدهي سيستم مي توان اتلاف گرما از بعضي سلولها را مهار کرد. همانطور که مي دانيم در اتومبيل ها وسايل زيادي نظير کولر، گرم کن، راديو و ... با نيروي مکانيکي توليد شده و يا با باتري داخل اتومبيل تغذيه مي شوند. بنابراين اگر در هنگام حرکت از اين وسايل استفاده شود مقداري از نيروي موتور صرف تغذيه ي اين وسايل مي شود. و مي توان گفت که استفاده از اين وسايل تقريبا مداوم و بي وقفه است. يکي از اولين کاربرد هاي پيل هاي سوختي مذکور تامين انرژي لازم براي وسايلي نظير کولر ، بخاري ، راديو و ... در اتومبيل هاي سنگين است. در حالتي که اينگونه اتومبيل ها در جا کار نمي کنند بلکه در حال حرکت هستند. زيرا اگر انرژي لازم براي اين وسايل در حالت درجا کار کردن از موتور گرفته شود مشكلي به وجود نمي آيد. اما اگر اتومبيل در حال حرکت باشد مقداري از نيروي موتور به جاي اينکه صرف جلو بردن اتومبيل شود صرف به کار انداختن اين وسايل مي شود.

 فصل اول
1-2 پيل سوختي چيست؟
1-3- معرفي انواع پيل سوختي
1-3-1 پيل‌سوختي اسيد فسفريك
1-3-2 پيل‌سوختي قليايي
1-3-3 پيل‌سوختي كربنات مذاب
1-3-4 پيل‌سوختياكسيدجامد
1-3-5 پيل‌سوختي متانولي
1-3-6 پيل سوختي سراميکي پروتوني
1-4-7 پيل‌سوختي پليمري
فصل دوم:شناخت فني پيل سوختي متانولي
2-1 اجزاي پيل‌‌‌‌سوختي متانولي
2-1-1 الکترود آند
2-1-2 روش تهيه لايه کاتاليست
2-1-3 الکترود کاتد
2-1-4 لايه نفوذ گاز
2-1-5 صفحات دو قطبي
2-2 تهيه MEA
2-3 فرآيند توليد سري پيل‌سوختي متانولي
2-4 سري‌هاي با صفحه دوقطبي
2-5 مجموعه غشا/الكترود
2-6 روش ساخت مجموعه غشا/الکترود
2-7 لايه‌هاي نفوذ گاز
2-8 مسيرهاي جريان گاز در صفحات دوقطبي يا در صفحات انتهايي/گيرنده‌هاي جريان
2-9 صفحات دو‌قطبي
2-10 سيستم پيل سوختي
فصل سوم :اتصال پیل سوختی به بار با استفاده از روش بردار فضایی(SVM)
3-1- اینورتر قابل کنترل(SVPWM)
3-1-1- کلیدزنی به روش (SVPWM)
3-1-2- محاسبه دوره‌ی کار کلید‌ها
3-1-3- توالی کلید زنی ها
3-2- نتایج حاصل از شبیه سازی
منابع و مراجع