پیل سوختی اسید فسفریک

پیل سوختی فسفریک اسید ( PAFC ) گونه ای از پیل های سوختی است که از فسفریک اسید مایع به عنوان الکترولیت استفاده می کند. اولین نوع پیل های سوختی که تجاری سازی شدند این پیل ها بودند. در میانهٔ دههٔ ۶۰ میلادی توسعه یافتند و در ده ۷۰ میلادی محقاقان شروع به تست های میدانی این پیل ها کردند و پارامترهایی مانند ثبات کارایی و هزینه پیشرفت های چشمگیری داشتند. این مشخصه ها پیل های سوختی فسفریک اسیدی را به یک گزینه جذاب برای استفاده سریع و با ثبات برای کاربردهای ثابت تبدیل کرد. [ ۱]
در طراحی این پیل ها الکترولیت، اسید فسفریک ( H3PO4 ) خالص یا با غلظت بالاست که در ماتریس زمینه کاربید سیلسیوم ( SiC ) قرار گرفته. [ ۲] دمای کاری این پیل ها بین بازه ۱۵۰ تا ۲۱۰درجه سلسیوس می باشد. الکترودها نیز از جنس صفحات کربنی پوشش دهی شده با پراکنده گی و ریزدانه گی بالا برروی کاتالیست پلاتینیومی ساخته می شوند.
واکنش آنود: - 2H2 ( g ) → 4H+ + 4e
واکنش کاتد: O2 ( g ) + 4H+ + 4e‾ → 2H2O
واکنش کلی سلول پیل سوختی: 2H2 + O2 → 2H2O
• با محدوده دمایی ۱۵۰ تا ۲۰۰ درجه سانتیگراد، آب تولید شده توسط این پیل سوختی می تواند به بخار برای گرمایش هوا و آب به طور همزمان ( نیروگاه حرارتی و برق ) تبدیل شود. این ویژگی نوآورانه پتانسیل افزایش بهره وری کلی این پیل های سوختی تا ۷۰ درصد را دارد. [ ۲]
• این پیل سوختی همچنین در برابر دی اکسید کربن ( CO2 ) بسیار مقاوم هستند، این امر آنها را قادر می سازد تا با سوخت هایی که حاوی تا ۱٫۵ درصد CO2 هستند به طور مؤثر کار کنند. این سازگاری گسترده با سوخت ها محدوده کاربردهای بالقوه این نوع پیل سوختی ها را گسترش می دهد. با این حال، اگر بنزین به عنوان منبع سوخت استفاده شود، باید ناخالصی های گوگرد قبل از استفاده برداشته شوند تا از اثرات نامطلوب جلوگیری شود. [ ۳]
• در دمای پایین تر، اسید فسفریک، الکترولیت مورد استفاده در این پیل سوختی، هدایت یونی کاهش یافته ای دارد، که منجر به مسمومیت قابل توجه کاتالیزور الکتروشیمیایی پلاتین در آند می شود. این چالش به ویژه هنگامی که CO در مخلوط سوخت وجود دارد، مشهود است. [ ۴]
ازجمله محدودیت های این پیل سوختی نسبت به سایر انواع سلول های سوختی مانند سلول های سوختی با غشا تبادل پروتون ( PEMFCs ) و سلول های سوختی قلیایی ( AFCs ) تحمل CO بسیار بهتری دارند. [ ۱]