لیست اختراعات باقر فقيه ايماني
صفحات دو قطبي در پيل سوختي در كاهش وزن و حجم و در نتيجه، كاهش هزينه هاي اقتصادي پيل سوختي بيشترين نقش را ايفا ميكنند. در ابتدا بخاطر نياز مبرم ساختار پيل سوختي به رسانايي اين صفحات، از فلزات و يا گرافيت استفاده مي شد. با توجه به پديده ي خوردگي و هزينه هاي بالا و همچنين رشد صنعت پلاستيك، استفاده از كامپوزيتها در ساخت اين صفحات متداول گشت. براي ساخت صفحات دو قطبي از دو روش ترموست و ترموپلاست استفاده مي گردد. مزيت ساخت صفحات دو قطبي كامپوزيتي ترموست در مقايسه با صفحات دو قطبي كامپوزيتي ترموپلاست عبارتند از: 1.\\tقابليت استفاده در پيل هاي سوختي دما بالا 2.\\t عدم تغيير بسيار جزئي ابعاد صفحات در نوسانات دمايي با توجه به توليد پلي اتيلن در داخل كشور، از اين ماده به عنوان ماتريس پليمر استفاده گرديد. همچنين به دليل نياز صفحات به رسانايي، از گرافيت و دوده به عنوان پركننده استفاده شد و رزين استفاده شده در تركيب كامپوزيت نيز رزين اپوكسي بود. علت استفاده از اپوكسي به عنوان رزين، استحكام بيشتر، مقاومت ابعادي در مقابل حرارت، مقاومت شيميايي و توانايي بكارگيري صفحه توليد شده در پيلهاي دما بالا مي باشد. مشخصات فني صفحات ترموست توليد شده از اين نوع رزين در زير ارائه شده است: *\\tمقاومت فشاري: 42 مگاپاسكال *\\tمقاومت خمشي 70 مگاپاسكال *\\tدانسيته: 1/7 (گرم سانتي مترمكعب) *\\tمقاومت در راستاي درون صفحه: mohm.mm 120 در مرحله نهايي نمونه هاي توليد شده، تست گرديد و هدايت حرارتي و خواص مكانيكي اين نمونه ها اندازه گيري شد. مهمترين خواص مطلوب اين نمونه ها، هدايت الكتريكي بالاي s/cm 50 (در جهت عمودي)واستحكام فشاري بيش از MPa 25 مي باشد. با پشت سر گذاشتن اين مراحل و طراحي وساخت قالبهاي صفحات پيل سوختي در ابعاد بزرگ و كاهش زمان پخت به كمتر از 10 دقيقه، امكان توليد نيمه انبوه اين صفحات در ابعاد 230×300 ميليمتر مربع و به كارگيري اين صفحات در پيل سوختي فراهم گرديد. در حال حاضر، از صفحات ساخته شده در استك پيل سوختي استفاده شده است وكاركرد بدون مشكل اين سيستم، عملكرد موفق اين صفحات را نشان داده است. صفحات ترموست ساخته شده در پژوهشكده مواد و انرژي اصفهان، با توجه به استانداردهاي موجود(استانداردDOE) براي استفاده درپيلهاي سوختي، از كيفيت مطلوبي برخوردار است و حتي در در مقايسه با نمونه هاي خارجي، از برخي جهات كاركرد بهتري دارد. به عنوان مثال، براي توده پيل سوختي با سطح فعال 225 سانتيمترمربع، هر صفحه از محصولات داخلي در 6/ 0 ولت، قادر به توليد جريان 225 آمپر است كه اين عدد در شرايط مشابه و با صفحات توليدشده خارجي 200 آمپر بوده است.
به منظور كاهش هزينه، وزن و حجم صفحات دوقطبي مورد استفاده در پيل هاي سوختي پليمري، صفحات دوقطبي فلزي را مي توان جايگزيني مناسب براي صفحات دوقطبي گرافيتي دانست. مقاومت به خوردگي فلزات براي كار در محيط گرم، مرطوب و اسيدي پيل هاي سوختي پليمري كافي نمي باشد. مقاوت تماسي بالاي فلزات نيز منجر به كاهش رسانايي صفحات دوقطبي و عملكرد پيل سوختي مي شود. بنابراين با توجه به اين دو موضوع مهم (مقاومت به خوردگي پايين و مقاومت تماسي بالا)، اضافه نمودن پوشش مقاوم به خوردگي به صفحات فلزي مطمئناً در بهبود عملكرد و دوام بلند مدت يك توده تأثيرگذار خواهد بود و اجتناب ناپذير مي باشد. با استفاده از پوشش نيتريد تيتانيوم مي توان مقاومت به خوردگي لازم و همچنين مقاومت تماسي كافي را همزمان براي صفحات دوقطبي فلزي از جنس فولاد زنگ نزن در پيل هاي سوختي پليمري تأمين كرد.
پيل هاي سوختي يكي از مهمترين منابع توليد كننده ي انرژي تجديد پذير هستند. در اين منابع توليد انرژي، طي يك واكنش گرمازا بين گاز هيدروژن و اكسيژن، انرژي الكتريكي و حرارت با راندمان بالا توليد ميگردد. اصليترين قسمت يك سيستم پيل سوختي، توده¬ آن است كه مهمترين جزء يك توده¬ي پيل، صفحات دوقطبي آن مي باشد. وظايف اصلي اين صفحات رساندن سوخت و اكسيدان به سطح مؤثر پيل (سطح عبور يونهاي پروتون ( خارج ساختن موادي كه در اثر واكنش ايجاد ميشود، جمع آوري و انتقال جريان برق به كانكتورها و نگه داري سلها در داخل توده پيل ميباشد. صفحات دوقطبي مجموعاً بيش از 60% وزن پيل و 30% هزينه يك توده پيل را تشكيل ميدهند. بههمين دليل وزن، حجم و هزينه¬ي يك توده پيل سوختي با انتخاب مناسب جنس صفحات دوقطبي به صورت چشم گيري بهبود خواهد يافت. بدين منظور استفاده از صفحات دوقطبي فلزي را مي¬توان جايگزيني مناسب براي صفحات دوقطبي گرافيتي دانست. روشهاي زيادي جهت ساخت صفحات دوقطبي فلزي بكارگرفته شده است، اما در بين روشهاي مذكور برخي با هزينه بسيار بالاي ساخت قالب و دستگاههاي مربوطه مواجه مي باشند و برخي ديگر صفحه توليد شده در آنها دراي كيفيت پاييني ميباشد. بنابراين جهت كاهش هزينهها و زمان ساخت قالب از يك طرف و همچنين افزايش دقت و كيفيت قطعه توليد شده از طرف ديگر، نياز به روشي با بازدهي بالا جهت فرمدهي صفحات دوقطبي فلزي ميباشد. در اختراع حاضر با استفاده از نتايج تحقيقات انجام شده در زمينه فرايند استمپينگ و بمنظور سهولت در شكلدهي و جلوگيري از يكسري معايب عنوان شده در فرايند استمپينگ، از يك صفحه لاستيكي انعطاف پذير از جنس پلي اورتان بجاي ماتريس فلزي استفاده شده است. در روش فرم دهي بكمك صفحه لاستيكي ميتوان بر تمامي مشكلات از جمله پارگي و چروكيدگي صفحات ، نازك شدگي، پيچ و تاب، اعوجاج اين صفحات در بعضي مقاطع و همچنين پيچيدگي ساخت قالب در توليد صفحات دوقطبي فلزي فايق آمد. با توجه به كاهش هزينهها و زمان ساخت از يك طرف و همچنين افزايش دقت و كيفيت صفحه توليد شده از طرف ديگر، اين روش داراي راندمان بالايي جهت شكلدهي صفحات دوقطبي فلزي در پيلهاي سوختي پليمري ميباشد.
موارد یافت شده: 7