پیل سوختی، فناوری سازگار با محیط زیست

یک دانشمند انگلیسی به نام «ویلیام رابرت گرو» در سال ۱۸۳۹(قرن ۱۹)، با ترکیب اکسیژن، هیدروژن و آب توانست جریان الکتریسیته تولید کند. فرآیند یادشده در تولید جریان الکتریسیته بر عکس فرآیند الکترولیز است که در آن برای شکستن آب به اجزای سازنده آن، از جریان الکتریسیته استفاده می شود. پیل های سوختی، دستگاه های الکتروشیمیایی هستند که برای تبدیل یک سوخت به انرژی به کار می روند. پیل سوختی را نمی توان در زمره باتری ها یا بخشی از نیرو متحرکه های (موتورهای) درون سوز به شمار آورد، اما برای درک بهتر مفهوم آنها استفاده ترکیبی از دو فناوری یاد شده مناسب تر است، زیرا جریان الکتریسیته محصول پیل سوخت ها است. انرژی اصلی یک پیل سوختی را هیدروژن تشکیل می دهد، اما واکنش میان اتم اکسیژن و اتم هیدروژن در هنگام تشکیل آب، فرآیند اصلی تولید انرژی پیل سوختی به شمار می رود. برای سرعت بخشیدن به روند انجام واکنش یاد شده و تولید جریان برق از کاتالیزور استفاده می شود. بهترین کاتالیزور این واکنش «پلاتین» است. شکل ظاهری همه پیل سوختی ها به هم شبیه است . دو الکترود مثبت(آند) و منفی(کاتد) اجزای سازنده آن را تشکیل می دهد که به دور یک الکترولیت(جامد یا مایع) پیچیده شده اند. یک مدار خارجی دو الکترود را به هم اتصال داده و الکترون های اطراف مدار را به جریان الکتریسیته تبدیل می کند. درحقیقت واکنش شیمیایی میان عناصر اکسیژن و هیدروژن در پیل سوختی سبب تولید انرژی پاک می شود. تنها محصول جانبی حاصل از این فرآیند، آب است. در پیل های سوختی مختلف از سوخت های مختلف استفاده می شود و الکترولیت های متفاوتی در آنها به کار می رود. مزیت ها و عیب های پیل سوختی ها پیل سوختی در عصر ما سوختی ارزان، تجدید پذیر و فاقد آلایندگی به شمار می روند، اما در کنار مزیت های فراوان خود، عیب هایی نیز دارند. مثلاً برای تأمین انرژی مورد نیاز یک ماشین گران قیمت باید در فکر تهیه یک پیل سوختی قوی بود و برای راه اندازی یک موتور استاندارد خودرو، ساخت پیل سوختی ۵۰ کیلوواتی اجتناب ناپذیر است. مسئله بعدی، قیمت آنها است. زمانی که اولین بار در آمریکا و در دهه ۱۹۶۰ از پیل سوختی برای تأمین برق فضاپیماها استفاده شد؛ قیمت هر کیلو وات آن ۵۰۰ هزار دلار بود. اما در حال حاضر تا هر کیلووات ۵۰۰ دلار کاهش قیمت داشته است. با وجود این هنوز هم به کارگیری یک موتور پیل سوختی حدود ۲۵ هزار دلار هزینه در پی دارد که ۱۰ برابر قیمت یک موتور درون سوز است. گستره کاربرد پیل سوختی کاربرد وسیع پیل سوختی ها را در نیروگاه های تولید انرژی های جانشین و موتورهای جدید خودروها چندین دهه شاهد هستیم. امروز شرکت های ماشین سازی فراوانی در جهان، هزینه های هنگفت خود را صرف توسعه پیل سوختی ها می کنند. شرکت «فورد» و شرکت «بالارد پاور سیستمز» که یک شرکت کانادایی و از پیشگامان استفاده از فناوری پیل سوختی است، حدود ۷۵۰ میلیون دلار در اجرای یک پروژه مشترک توسعه تجاری وسایل نقلیه سرمایه گذاری کرده اند و برنامه بعدی آنها سرمایه گذاری ۲/۱ میلیارد دلاری در زمینه ساخت خودروهایی با کاربری پیل سوختی ها است. شرکت های تویوتا و جنرال موتور نیز درصدد رقابت در این زمینه هستند. اما شاید اعمال استانداردهای سخت نسبت به موتورهای درون سوز، علت اصلی این همه رقابت و تلاش برای به کارگیری فناوری پیل سوختی باشد. به گفته محققان، فناوری پیل سوختی در دهه گذشته از یک صنعت کوچک به یک صنعت بزرگ و رو به رشد تبدیل شده است. از دلایل این رشد ناگهانی، استفاده گسترده صنعت خودروسازی در ساخت موتورهای هیبرید(دوگانه سوخت) است. شرکت های ماشین سازی میزان فروش خود را در گرو قیمت سوخت خودروها می دانند و از این رو رویکرد آنها به سرمایه گذاری در این بخش، بیش از گذشته است. کاربرد پیل سوختی ها امروز منحصر به یک صنعت خاص نیست. از جمله کاربرد های جدید آنها در یک دستگاه پیل سوختی کوچک و قابل حمل است که برای تأمین انرژی تلفن های همراه و کامپیوترهای کیفی به کار می رود. یک نمونه از این نوع پیل سوختی ها را شرکت «نی پاور سیستمز» طراحی کرده است. این پیل سوختی جدید که قابل تعبیه در کیس کامپیوترها است، می تواند دو یا سه برابر باتری های دیگر برق تولید کند. کاربرد دیگر پیل سوختی در صفحات خورشیدی هیبریدی است. بازده انرژی در این گونه صفحات افزایش یافته و آلایندگی آنها به صفر رسیده است.

منبع : پایگاه اطلاع رسانی عسلویه