سطوح فلزی ابرآبگریز برای صنایع شیرین‌سازی آب

  نمونه های آزمایشگاهی ساخته شده از سطوح فلزی با خاصیت ابرآبگریزی، توسط پژوهشگران دانشگاه علم و صنعت ایران، کاربرد وسیعی در صنایعی نظیر تولید انرژی، انتقال حرارت، شیرین‌سازی یا نمک‌زدایی آب و ساخت پیل‌های سوختی دارد.

آبدوستی یا آبگریزی از جمله خصوصیات فیزیکی سطحی یک ماده هستند. مواد آبگریز به دلیل ناهمواری‌های سطحی میکرومتری و نانومتری خود، اجازه پخش شدن یا جذب شدن آب روی سطح را نمی‌دهند و از این رو موجب قطره‌ای شدن آب و سر خوردن آن می‌شوند. خاصیت فوق آبگریزی فلزات می‌تواند از خوردگی، آلودگی و یا رسوب‌گیری آنها جلوگیری کرده و بر عمر تجهیزات ساخته شده بیفزاید. 
حمیدرضا طالش بهرامی، از محققان طرح، هدف این طرح را دستیابی به خاصیت ابرآبگریزی پایدار بر روی فلز مس عنوان کرد و افزود: این طرح ضمن تعیین نقطه بهینه برای ایجاد خاصیت ابرآبگریزی بر روی فلز مس، مواردی نظیر کاهش هزینه، افزایش سرعت و کاهش قیمت را نیز در نظر گرفته است.
وی در ادامه در توضیح روش ایجاد این خاصیت گفت: بررسی سطوح طبیعی آبگریز نظیر برگ گیاه نیلوفر نشان می‌دهد که این سطوح از مواد چرب بخصوصی پوشانده شده است. علاوه بر این از زبری‌هایی در ابعاد میکرو و نانو نیز تشکیل شده‌اند. این دو عامل منجر به شکل‌گیری ابرآبگریزی (زاویه تماس سطح بالاتر از 150 درجه) بر روی این مواد می‌شوند.

برای ایجاد سطوح مصنوعی ابرآبگریز ایجاد این دو عامل بر روی سطح ضروری است. در مطالعاتی که تا کنون صورت گرفته، برای ایجاد زبری از روش‌هایی همچون اچینگ، اکسیداسیون و .....
ادامه مطلب

اطلاعات تکمیلی

• حوزه کاربرد: شیرین‌سازی آب
• سازمانهای وابسته: پژوهشگران دانشگاه علم و صنعت ایران
• منابع پیشنهادی: رزینهای تبادلگر یونی
• منابع پیشنهادی: شیرین سازی آب لب شور به روش اسمز معکوس
• منابع پیشنهادی: مواد شیمیایی مورد استفاده در تصفیه آب

اجزای سازنده پیل سوختی

پیل های سوختییل های سوختی دارای اجزای مختلفی هستند که در شکل زیر نیز نشان داده ‌شده اند.

شکل (1). ساختمان باز شده یک پیل سوختی

   پیل‌های سوختی از سه جزء اصلی شامل مجموعه غشا-الکترود، لایه های نفوذ گاز و صفحه های دوقطبی تشکیل شده اند که مواد سازنده این اجزا در پیل‌های سوختی مختلف متفاوت است. به صورت جزیی مجموعه غشا-الکترود نیز شامل غشای مرکزی (الکترولیت)، الکترود آند و الکترود کاتد می باشند. فارغ از نوع پیل های سوختی، ساختمان و ساختار پیل های سوختی مشابه یکدیگر هستند.

   1.مجموعه غشا-الکترود (Membrane Electrode Assembly)

   الکترودها (آند و کاتد)، کاتالیست و غشای مرکزی با هم مجموعه غشا-الکترود یک پیل سوختی را تشکیل می دهند.

شکل (2). تصویر مجموعه غشا-الکترود

   الکترود آند (Anode Electrode)

   آند قطب منفی پیل سوختی است و مجموع لایه کاتالیست و لایه نفوذ گاز سمت آند را با هم الکترود آند می نامند. در سمت آند پیل سوختی، در اثر برخورد سوخت ورودی به لایه کاتالیست، واکنشی صورت می گیرد که در نتیجه آن، الکترون از مولکول های سوخت جدا شده و به مدار خارجی منتقل می گردد. مولکول های سوخت که ...

ادامه مطلب

سلول های سوختی و مزایای آن

   سلول‌های سوختی بسیار کمتر از سوخت‌های فسیلی باعث آلودگی هوا می‌شوند، چون تنها خروجی آن‌ها آب خالص است (درصورتی‌که از متانول به عنوان سوخت استفاده شود، آلاینده‌های خروجی مقدار بسیار ناچیزی منوکسیدکربن و اکسیدهای نیتروژن هستند که در حین تبدیل سوخت حاصل می‌شوند. توضیح اینکه، سلول‌های سوختی برحسب نوع شرایط از انواع مختلفی از سوخت‌ها مانند گاز طبیعی، سوخت‌های مایع و جامد می‌توانند استفاده کنند که لازمه آن انجام فرآیندهایی بر روی سوخت است تا هیدروژن آن را جدا کند که این فرآیند مقداری آلاینده تولید می‌کند).

   بازدهی سلول‌های سوختی حدود سه برابر موتورهای احتراق داخلی است (بازدهی سلول سوختی 40 تا 60 درصد است. در حالی که بازدهی خودروهای دارای موتور احتراق داخلی، کمتر از 17 درصد است). سلول‌های سوختی دارای قسمت یا قسمت‌های متحرک نیستند بنابراین به تعمیر یا تعویض قطعات احتیاج ندارند. صدای ناشی از کار ‌ سلول‌های سوختی بسیار کمتر از صدای موتور خودروهای احتراق داخلی است و احتمال انتقال سلول سوختی از یک خودرو از کار افتاده به خودرو دیگر وجود دارد.

   ابعاد استفاده از سلول سوختی بسیار گسترده است، به عنوان مثال می‌توان از آن‌ها در زیردریایی‌ها،کشتی‌ها، هواپیماها و انواع و اقسام تجهیزات انرژی بر و تولیدکننده انرژی استفاده کرد که قابلیتی بزرگ و مهم به این فناوری داده است.

• مزایای سلول‌های سوختی

   مزایای سلول‌های سوختی از لحاظ کاربردی عبارت‌اند از:

بازدهی بالا

   سلول‌های سوختی از قوانین حاکم بر ماشین‌های گرمایی تبعیت نمی‌کنند، ازاین‌رو بازدهی آن‌ها به سه برابر ماشین‌های گرمایی می‌رسد. براساس نوع و طراحی، بازدهی الکتریکی ‌ سلول‌های سوختی حدود 40 تا 60 درصد (براساس کمترین ارزش گرمایی LHV) است. بازدهی ‌سلول‌های سوختی ثابت و مستقل از اندازه آن‌ها است. وقتی که از گرمای خروجی آن‌ها نیز استفاده شود بازدهی تقریباً 85 درصد می‌شود.

تنظیم سیستم برحسب نیاز ‌

   سلول‌های سوختی بسیار انعطاف‌پذیر هستند یعنی می‌توان در هر لحظه یک یا چند توده سلول را به کار گرفت و یا از کار انداخت. توان خروجی آن‌ها بسیار متغیر است (گسترده توان خروجی از 100 مگاوات برای سوخت زغال‌سنگ تا بیش از 500 مگاوات برای سوخت گاز طبیعی در تغییر است) ارزش تمام‌ شده توده سلول به ازای هر کیلووات برای یک نیروگاه بزرگ و یا کوچک یکسان است، چرا که بازدهی الکتریکی به‌طور منفرد محاسبه می‌شود و تعداد سلول‌ها روی بازدهی کلی کم اثر است.

سازگاری با قوانین زیست‌محیطی‌

   سلول‌های سوختی دارای بازدهی بالا می‌باشند و در هر توان خروجی، دی‌اکسید کربن تولید شده کم است. مقدار اکسیـد گوگرد تولید شده ^3-10×36/1 کیلوگرم بر مگاوات - ساعت است و مقدار اکسیدهای نیتروژن نیز در نمودار زیر مشخص است که از سیستم‌های دیگر آلایندگی کمتری دارد.
ادامه مطلب