تحقیق روش های تولید هیدروژن (روش فتوالکتروشيميايي، برگ مصنوعي، راکتور PEC)

در این قسمت تحقیق با موضوع روش های تولید هیدروژن (روش فتوالکتروشيميايي، برگ مصنوعي، راکتور PEC) به صورت فایل word برای دانلود ارائه شده است. 

قسمتی از متن تحقیق در زیر نشان داده شده است.

پیشگفتار

با توجه به  ملاحظات سياسي و اتمام پذير بودن منابع سوختهاي فسيلي و همچنين مشکلات عديده زيست محيطي سوخت هاي فسيلي که در سال هاي اخير به شدت گريبان گير جوامع بشري بوده است لزوم دستيابي به منابع جديد انرژي تجديدپذير امري ناگزير خواهد بود لذا کليه کشورها دنيا به خصوص کشورهاي صنعتي دنيا سرمايه گذاري هاي بسياري را جهت دستيابي به اين مهم انجام داده اند.  در طي سال هاي گذشته وزارت انرژي و آزمايشگاه انرژي هاي تجديدپذير امريکا به عنوان پيشتاز در امور انرژي هاي نو در حال توسعه فن آوري توليد هيدروژن از منابع تجديدپذير و پايدار است.  هزينه نهايي براي هر کيلوگرم هيدروژن در حدود ۲ تا ۳ دلار مشخص شده  که در محدوده اي قرار ميگيرد که آن را قابل رقابت با بنزين براي خودروهاي سواري مي سازد.

چرا هيدورژن

هيدروژن سبب ميشود که امکان مهار انرژي هاي تجديد پذير فراهم گردد ، چرا که از تجزيه آب ، هيدروژن توليد ميشود و برعکس سوزاندن هيدروژن آب توليد مينمايد.  اين چرخه تکرار پذير ميتواند با گسترش روشهاي تجزيه آب با انرژي هاي تجديد پذير به جريان افتد و اين بخشي از سناريوي مهار انرژي هاي تجديدپذير است، علاوه بر آن، با گسترش تبديل زيست توده به هيدروژن، ميتوان اين حجم عظيم انرژي را مهار کرد و در صنعت حمل و نقل به کار گرفت.  از جمله اهميت هاي ديگر توليد هيدروژن عبارتند از:

• امنيت انرژي: خودروهاي هيدروژني در مقايسه با خودروهاي بنزين به طور قابل توجهي مي توانند مصرف سوخت را کاهش دهند و با توجه به دور نگاه آينده ما را از وابستگي هيدروژني به ديگر کشورهاي پيشتاز در اين زمينه باز دارد.
• توسعه پايدار: فناوري توليد هيدروژن مي تواند به طور بالقوه از منابع تجديدپذير فراوان(مانند انرژي خورشيدي،بادي ،زمين گرمايي،سيستم هاي برق آبي) استفاده کند.
• تغييرات آب و هوايي: وسايل نقليه در هنگام کار با هيدروژن توليدشده از منابع تجديدپذير ،انرژي هسته اي و يا انرژي فسيلي کربن را جذب و ذخيره مي کنند و تقريبا هيچ درصدي از آن را توليد نمي کنند لذا از گرم شدن بي رويه کره زمين نيز جلوگيري مي­کند.
• کيفيت هواي شهري: هيدروژن مي تواند انتشار گازهاي خطرناک مانند کربن مونوکسيد،اکسيدهاي نيتروژن و هيدروکربن ها را کاهش دهد. لذا به خوبي جلوي آلودگي هوا را که در ايران رفته رفته به معضلي اساسي تبديل شده است، مي­گيرد.
• توسعه اقتصادي: ايران مي تواند سهم بازارهاي جهاني را در آينده با توسعه و تجاري سازي هيدروژن و تکنولوژي سلول سوختي تأمين کند و مانند امروز سهم بسزايي در توليد سوخت دنيا ايفا کند.

 فناوري توليد هيدروژن تجديد پذير به ۳ دسته قرار مي گيرند : فرايندهاي حرارتي  ،الکتروليت ،فوتوليتيک.  در شکل زير شماتيکي از روش هلي مختلف براي توليد هيدروژن از انرژي خورشيدي آورده شده است. 

در واقع، اقتصاد سبز که شامل مجموعه گسترده اي از منابع انرژي جايگزين و حامل هاي انرژي، شامل  هيدروژن است ظهور خواهد کرد. در حال حاضر به دليل اينکه اعتماد به فرايندهاي مبتني بر سوخت هاي غيرفسيلي دشوار است، از نظر اقتصادي و زيست محيطي، اين تبديل اجتناب ناپذير است.

بنابراين، هيدروژن يک ماده شيميايي بسيار با ارزش است و با توسعه زيرساخت ها و آينده توليد انرژي تجديدپذير، به طور فزاينده به عنوان حامل انرژي تبديل خواهد شد. در اين راستا، فن آوري هاي جديد و اصلاح شده براي توليد هيدروژن مقرون به صرفه و سازگار با محيط زيست پديدار مي گردد. يکي از فن آوري هاي فوق العاده جذاب براي توليد هيدروژن استفاده از انرژي خورشيدي براي تجزيه آب مي باشد که امروزه مورد توجه بسياري از محققين و پژوهشگران قرار گرفته است.

روش فتوالکتروشيميايي(PEC) جهت توليد هيدروژن

الکتروليز آب يک تکنولوژي استاندار اقتصادي براي توليد هيدروژن مي باشد.  با استفاده از باد و منبع خورشيدي ميتوان برق را توسط يک فرايند و سيستم تجديدپذير توليد نمود. فناوري هاي از قبيل تبديل بيومس به هيدروژن ، تبديل گازها، پيروليز و تخمير کمتر توسعه يافته اند. اين فرايندها امکان توليد هيروژن  را از سرشاخه هاي انرژي و مواد بيومس مانند پسماند جنگلها و فاضلاب شهري پيشنهاد ميدهد.  از انژي خورشيدي ميتواند براي توليد هيدروژن از آب و بيومس به چندين روش تبديلي استفاده نمود. تمرکز انژي خورشيدي ميتواند درجه حرارت بالايي را توليد نمايد که ميتواند در واکنشهاي شيمايي گرمايي ماند تجزيه آب مورد استفده قرار گيرد. تجزيه آب به روش هاي فتوالکتروشيميايي و فتوبيولوژيکي جزو گزينه هاي دراز مدت جهت توليد هيدروژن از آب توسط انرژي خورشيدي مي­باشد لذا همه اين مراحل در حال توسعه ميباشند. 

دانشمندان از مدت ها سعي به تقليد فتوسنتز شبيه کار گياهان به عنوان يک راه کار براي مهار انرژي موجود در نور خورشيد و تبديل آن به سوخت قابل استفاده  کرده اند. وسيله اي که در قالب يک برگ مصنوعي تعريف خواهد شد.و در واقع عمل فتوسنتز به عمل فتوالکتروشيميايي مبدل مي شود. جهت توسعه فن آوري انرژي خورشيدي نياز به مواد جديد حساس نوري (photosensitive materials)  به منظور استفاده در فتوالکترودهاي است که در دستگاه هاي الکتروشيميايي جهت تبديل انرژي خورشيدي به انرژي شيميايي يا همان توليد هيدروژن کاربرد دارند. لذا دانشمندان در حال پژوهش و بررسي مواد جديدي به خصوص در بحث نيمه هادي ها هستند، تمرکز تحقيقات کنوني براي پيدا کردن نيمه هادي هاي با انرژي مناسب براي تجزيه آب و همچنين پايداري آن هنگام تماس با آب است.

فهرست مطالب

• پيشگفتار
• چرا هيدورژن
• روش فتوالکتروشيميايي(PEC) جهت توليد هيدروژن
• تئوري روش فتوالکتروشيايي
• مراحل اساسي فرايند
• کاربرد فتوالکترود
• محدوديتهاي عملکرد اتصال چندگانه
• برگ مصنوعي
• تحقيقات و پژوهش هاي کنوني
• گروه تحقيقاتي دانشگاه ايلينويز
• گروه تحقيقاتي دانشگاه ماساچوست
• ساخت اولين برگ مصنوعي
• راکتور PEC
• چالش هاي فتو الکتروشيمايي
• رقابت با الکتروليت PV
• تحقيق بر روي مواد رايج PEC
• تحقيق بر روي راکتور PEC
• مراجع

کاربر گرامی، بلافاصله پس از خرید این پروژه، لینک دانلود آن برای شما فعال می شود. لینک دانلود پروژه به ایمیل شما هم ارسال می شود و با یک کلیک می توانید پروژه خود را دانلود نمایید.