علی اسلامی فرد - کارشناسی ارشد، مهندسی مکانیک، دانشگاه علم و صنعت ایران، تهران

انرژیهای بر پایه سوخت هیدروژن به عنوان جایگزین سوختهای فسیلی برای کاهش آلودگی محیط زیست مطرح شده اند. از راه های تولید هیدروژن اتصال یک منبع الکتریکی متناوب به یک سیستم الکترولایزر جهت تجزیه آب به اکسیژن و هیدروژن میباشد. الکترولایزر ها باتوجه به ابعاد، خلوص باالی هیدروژن تولیدی، تولید هیدروژن در فشار بالاو قابلیت ترکیبشدن با منابع انرژی تجدیدپذیر یکی از مهمترین گزینه ها برای تولید هیدروژن میباشد. به دلیل نگهداری راحت و سازگاری با محیط زیست، در سالهای اخیر استفاده از الکترولایزر پلیمری رواج بیشتری پیدا کرده است. در این مطالعه آنالیز انرژی و اگزرژی تولید هیدروژن توسط واحد الکترولایزر غشای تبادل پروتونی در نرم افزار متلب انجام شده است. نتایج نشان داد که هنگامی که چگالی جریان زیر ۳۰۰ است، افت پتانسیل به شدت افزایش مییابد. با عبور چگالی جریان از ۳۰۰ A/m۲ ولتاژ به مقدار کمی افزایش می یابد. افت ولتاژ اهمی بسیار کوچک است و با افزایش چگالی جریان بطور پیوسته افزایش می یابد. همچنین ولتاژ فعالسازی کاتد بسیار کمتر از آند است زیرا سینتیک واکنش کاهش در سطح کاتد سریع است. همچنین هر چقدر میزان برق ورودی به الکترولایزر بیشتر باشد، میزان هیدروژن تولید شده نیز افزایش مییابد. همچنین با افزایش دما، پتانسیل سلول کاهش یافته است. راندمان انرژی برحسب چگالی جریان در سه دمای ۳۰۰، ۳۲۳ و ۳۵۳ کلوین نشان داد که با افزایش چگالی جریان، راندمان انرژی رو به کاهش است. همچنین در یک چگالی جریان ثابت، راندمان انرژی با افزایش دما، افزایش می یابد.

غشاء تبادل پروتون، الکترولایزر ، تولید هیدروژن، آنالیز انرژی و اگزرژی