ইলেক্ট্রোকেমিক্যাল এনার্জি। 2009. টি. 9, নং 3. পি.161-165

UDC 66.02; 536.7;

হাইড্রোজেন-এয়ার ফুয়েল সেলের টাইটানিয়াম বাইপোলার প্লেটগুলির উপরিভাগের চিকিত্সার পদ্ধতি

এম.এস. ভ্লাস্কিন, ই.আই. শকলনিকভ, ই.এ. কিসেলেভা, এ.এ. চিনেনভ*, ভি.পি. খারিটোনভ*

ইনস্টিটিউট অফ নিউ এনার্জি প্রবলেম JIHT RAS, মস্কো, রাশিয়া *ZAO "Rimos", মস্কো, রাশিয়া ই-মেইল: [ইমেল সুরক্ষিত]

11 জুন, 2009 এ সম্পাদক কর্তৃক গৃহীত।

নিবন্ধটি জ্বালানী কোষের (FC) নির্দিষ্ট বৈদ্যুতিক বৈশিষ্ট্যের উপর বাইপোলার প্লেট (BP) এর পৃষ্ঠের চিকিত্সার প্রভাবের অধ্যয়নের জন্য উত্সর্গীকৃত। গবেষণাটি টাইটানিয়াম-ভিত্তিক প্লেটগুলিতে করা হয়েছিল। BP প্রক্রিয়াকরণের দুটি পদ্ধতি বিবেচনা করা হয়: ইলেক্ট্রোকেমিক্যাল গোল্ড প্লেটিং এবং কার্বনের আয়ন ইমপ্লান্টেশন। উপস্থাপিত প্রযুক্তির সংক্ষিপ্ত বিবরণ, সেইসাথে পদ্ধতি এবং পরীক্ষার ফলাফল উপস্থাপন করা হয়। এটি দেখানো হয়েছে যে টাইটানিয়াম বিপিগুলির পৃষ্ঠের সোনার প্রলেপ এবং কার্বন মিশ্রণ উভয়ই জ্বালানী কোষের বৈদ্যুতিক বৈশিষ্ট্যগুলিকে উন্নত করে। আনকোটেড টাইটানিয়াম প্লেটের তুলনায় জ্বালানী কোষের ওমিক প্রতিরোধের আপেক্ষিক হ্রাস ইলেক্ট্রোকেমিক্যাল গোল্ড প্লেটিংয়ের জন্য 1.8 এবং আয়ন ইমপ্লান্টেশনের জন্য 1.4 ছিল।

মূল শব্দ: হাইড্রোজেন-এয়ার ফুয়েল সেল, টাইটানিয়াম-ভিত্তিক বাইপোলার প্লেট, কার্বন ইমপ্লান্টেশন, ইম্পিডেন্স স্পেকট্রোস্কোপি।

কাজটি বাইপোলার প্লেট (BP) এর উপরিভাগের প্রসেসিং এর প্রভাবের গবেষণায় নিবেদিত ফুয়েল ce)(s) (FC) এর নির্দিষ্ট বৈদ্যুতিক বৈশিষ্ট্যের উপর গবেষণা। টাইটানিয়ামের ভিত্তিতে প্লেটে গবেষণা করা হয়েছিল। BP প্রক্রিয়াকরণের দুটি পদ্ধতি হল বিবেচিত: ইলেক্ট্রোকেমিক্যাল গিল্ডিং এবং কার্বনের আয়নিক ইমপ্লান্টেশন। কাজে ফলপ্রসূ প্রযুক্তির সংক্ষিপ্ত বিবরণ, এবং একটি কৌশল এবং পরীক্ষা-নিরীক্ষার ফলাফলও উপস্থাপিত হয়। কাজে এটি দেখানো হয়েছে যে গিল্ডিং, এবং আয়নিক ইমপ্লান্টেশন হিসাবে কার্বন টাইটানিক বিপি বৈদ্যুতিক বৈশিষ্ট্য FC উন্নত করে। "বিশুদ্ধ" টাইটানিক প্লেটের তুলনায় ওমিক রেজিস্ট্যান্স FC-এর আপেক্ষিক হ্রাস ইলেক্ট্রোকেমিক্যাল গিল্ডিংয়ের জন্য 1.8 এবং আয়নিক ইমপ্লান্টেশনের জন্য 1.4 গঠন করেছে।

মূল শব্দ: হাইড্রোজেন-এয়ার ফুয়েল সেল, বাইপোলার টাইটানিয়াম-ভিত্তিক প্লেট, কার্বন ইমপ্লান্টেশন, ইম্পিডেন্স স্পেকট্রোস্কোপি।

ভূমিকা

বর্তমানে, বিশ্বে দুটি প্রধান ধরণের PSU উপকরণ ব্যবহার করা হয়: কার্বন বা গ্রাফাইট পলিমার কম্পোজিট এবং ধাতব PSU দিয়ে তৈরি PSU।

গ্রাফাইট বিপি-এর ক্ষেত্রে গবেষণার ফলে তাদের ভৌত রাসায়নিক বৈশিষ্ট্য এবং নির্দিষ্ট বৈশিষ্ট্যের উল্লেখযোগ্য উন্নতি হয়েছে। গ্রাফাইট-ভিত্তিক বিদ্যুৎ সরবরাহগুলি ধাতবগুলির চেয়ে বেশি জারা-প্রতিরোধী, তবে তাদের প্রধান অসুবিধা এখনও তাদের দুর্বল যান্ত্রিক শক্তি, যা পরিবহন এবং বহনযোগ্য বহনযোগ্য পাওয়ার প্ল্যান্টের জ্বালানী কোষগুলিতে তাদের ব্যবহারকে বাধা দেয়।

এই বিষয়ে, কার্বন পদার্থের তুলনায় ধাতুগুলির বেশ কয়েকটি নিঃসন্দেহে সুবিধা রয়েছে। এগুলি উচ্চ তাপীয় এবং বৈদ্যুতিক পরিবাহিতা, ছিদ্রের অনুপস্থিতি, গ্যাসের অভেদ্যতা এবং উচ্চ যান্ত্রিক শক্তি দ্বারা চিহ্নিত করা হয়। অর্থনৈতিক দৃষ্টিকোণ থেকে গ্রাফাইটের তুলনায় ধাতব শক্তি সরবরাহও বেশি লাভজনক। যাইহোক, ধাতুগুলির উপরোক্ত সমস্ত সুবিধাগুলি কম ক্ষয় প্রতিরোধের এবং কার্বন গ্যাস ডিফিউশন স্তরগুলির (GDL) সাথে উচ্চ যোগাযোগ প্রতিরোধের মতো অসুবিধাগুলির দ্বারা মূলত অবমূল্যায়িত হয়।

পাওয়ার সাপ্লাই তৈরির উপাদান হিসেবে সবচেয়ে প্রতিশ্রুতিশীল ধাতু হল টাইটানিয়াম। কাজটি টাইটানিয়াম পাওয়ার সাপ্লাইয়ের কিছু সুবিধা প্রদান করে। টাইটানিয়ামের ভাল যান্ত্রিক বৈশিষ্ট্য রয়েছে এবং টাইটানিয়াম আয়নগুলির সাথে দূষণ মেমব্রেন-ইলেক্ট্রোড ইউনিট (MEA) এর অনুঘটকের জন্য বিপজ্জনক নয়। টাইটানিয়ামের জারা প্রতিরোধ ক্ষমতাও ধাতুগুলির মধ্যে সর্বোচ্চ, তবে, এফসির আক্রমনাত্মক পরিবেশে, টাইটানিয়ামকে এখনও ক্ষয় থেকে রক্ষা করতে হবে। টাইটানিয়ামের জন্য আবরণ অনুসন্ধানের একটি অতিরিক্ত কারণ হল কার্বন জিডিএসের সাথে এর উচ্চ যোগাযোগ প্রতিরোধের।

আমাদের পরীক্ষাগার (রাশিয়ান একাডেমি অফ সায়েন্সেসের উচ্চ তাপমাত্রার জন্য জয়েন্ট ইনস্টিটিউটের অ্যালুমিনিয়াম-হাইড্রোজেন শক্তির পরীক্ষাগার) হাইড্রোজেন-এয়ার ফুয়েল সেল (HAFC) এর উপর ভিত্তি করে বহনযোগ্য শক্তির উত্সগুলি বিকাশ করছে। টাইটানিয়ামকে বিপি উপাদান হিসাবে বেছে নেওয়া হয়েছিল, উপরের কারণে। আমরা আগে যে কাজটি করেছি তা অতিরিক্ত প্রক্রিয়াকরণের জন্য আবরণ এবং/অথবা পদ্ধতি অনুসন্ধান করার প্রয়োজনীয়তা নিশ্চিত করেছে।

টাইটানিয়ামের পৃষ্ঠকে সুরক্ষিত করার একটি সুপরিচিত উপায় হল সোনা দিয়ে প্লেট করা। এই আবরণ ক্ষয় প্রতিরোধ ক্ষমতা বাড়ায় এবং জ্বালানী কোষের ওমিক প্রতিরোধ ক্ষমতা হ্রাস করে, যা এর বৈদ্যুতিক বৈশিষ্ট্যের উন্নতির দিকে নিয়ে যায়। তবে এই প্রযুক্তি বেশ

©, 2009

এম.এস. ভ্লাস্কিন, ই. আই. শকোলনিকভ, ই. এ. কিসেলেভা, এ. এ. চিনেনভ, ভি. পি. খারিটোনভ

ব্যয়বহুল, প্রধানত মূল্যবান ধাতু ব্যবহারের কারণে।

এই কাজে, ইলেক্ট্রোকেমিক্যাল গোল্ড প্লেটিং ছাড়াও, আমরা আয়ন ইমপ্লান্টেশনের মাধ্যমে পরবর্তী প্রক্রিয়াকরণের সাথে টাইটানিয়াম থেকে বিপি তৈরির একটি পদ্ধতি বিবেচনা করি। কার্বন দিয়ে BP এর পৃষ্ঠকে মিশ্রিত করা অতিরিক্ত ক্ষয় সুরক্ষা তৈরি করে এবং কার্বন GDS-এর সাথে যোগাযোগ প্রতিরোধের হ্রাস করে। এই প্রযুক্তি উচ্চ বৈদ্যুতিক কর্মক্ষমতা বজায় রাখার সাথে সাথে উত্পাদন শক্তি সরবরাহের খরচ কমানোর প্রতিশ্রুতি দেয়।

কাগজটি "বিশুদ্ধ" টাইটানিয়াম (অর্থাৎ, আবরণ ছাড়াই), টাইটানিয়াম বৈদ্যুতিক রাসায়নিকভাবে সোনা দিয়ে লেপা, এবং আয়ন ইমপ্লান্টেশনের মাধ্যমে কার্বনের সাথে ডোপড টাইটানিয়ামের বৈদ্যুতিক বৈশিষ্ট্যগুলির তুলনা করে পরীক্ষার ফলাফল উপস্থাপন করে।

1. পরীক্ষামূলক পদ্ধতি

জ্বালানী কোষের বর্তমান-ভোল্টেজ বক্ররেখা এবং প্রতিবন্ধকতা বৈদ্যুতিক বৈশিষ্ট্য হিসাবে বেছে নেওয়া হয়েছিল যার দ্বারা টাইটানিয়াম থেকে বিদ্যুৎ সরবরাহের জন্য উপরের পদ্ধতিগুলি তুলনা করা হয়েছিল। পরীক্ষাগুলি এলিন্স এলএলসি থেকে একটি বিশেষ ইম্পিডেন্স মিটার Z-500PX (পোটেনটিওস্ট্যাট ফাংশন সহ) এ করা হয়েছিল। জ্বালানী কোষটি 800, 700, 600 এবং 500 mV ভোল্টেজে একটি potentiostatic মোডে প্রতিবন্ধকতার মধ্যে নির্মিত একটি ইলেকট্রনিক লোড দিয়ে লোড করা হয়েছিল। প্রতিটি ভোল্টেজে, TE একটি স্থির অবস্থায় পৌঁছানোর জন্য 2000 সেকেন্ড ধরে রাখা হয়েছিল, তারপরে প্রতিবন্ধকতা পরিমাপ করা হয়েছিল। প্রতিটি ক্ষেত্রে, এক্সপোজার পরে এবং

ফুয়েল সেল যখন স্থির অবস্থায় পৌঁছেছিল, তখন 5টি হোডোগ্রাফ নেওয়া হয়েছিল। প্রতিবন্ধকতা পরিমাপ করার সময়, বিরক্তিকর সাইনোসয়েডাল ভোল্টেজ সংকেতের প্রশস্ততা ছিল 10 mV, ফ্রিকোয়েন্সি পরিসীমা ছিল 105-1 Hz। স্থির মান ব্যবহার করে বর্তমান-ভোল্টেজ বক্ররেখা তৈরি করা হয়েছিল।

সমস্ত পরীক্ষা-নিরীক্ষা বিশেষভাবে তৈরি মডেল টেস্ট এইচএফসি (চিত্র 1) এর উপর করা হয়েছিল। পরীক্ষার উপাদান হল দুটি বর্তমান-সংগ্রহকারী প্লেটের মধ্যে একটি একক MEA স্যান্ডউইচ, যা জ্বালানী সেল ব্যাটারির শেষ প্লেটের অ্যানালগ। বর্তমান সংগ্রহ প্লেটের সামগ্রিক আকার - 28x22 মিমি, বেধ - 3 মিমি প্রতিটি। বর্তমান সংগ্রহের স্বাচ্ছন্দ্যের জন্য, প্লেটগুলিতে বিশেষ 4x4 মিমি "লেজ" রয়েছে। সক্রিয় পৃষ্ঠের আকার 12x18 মিমি (2.16 cm2)। অ্যানোড কারেন্ট-সংগ্রহকারী প্লেটের মাধ্যমে হাইড্রোজেন MEA-তে সরবরাহ করা হয় এবং এই প্লেটের সক্রিয় পৃষ্ঠের একটি প্রদত্ত প্রবাহ ক্ষেত্র অনুসারে বিতরণ করা হয়। প্রাকৃতিক পরিচলনের কারণে বায়ু উচ্চ-ভোল্টেজ গরম করার উপাদানগুলিকে খাওয়ায়। ক্যাথোড কারেন্ট সংগ্রহকারী প্লেটে সক্রিয় পৃষ্ঠের এলাকায় স্লট সহ 2 মিমি ব্যাস সহ 4 টি চ্যানেল রয়েছে। যে চ্যানেলের মাধ্যমে বাতাস ছড়ায় তার দৈর্ঘ্য 22 মিমি। তিন-উপাদান MEA গুলি Mayop 212 দিয়ে তৈরি, অ্যানোডে 0.2 mg/cm2 এবং ক্যাথোডে 0.5 mg/cm2 প্ল্যাটিনাম অনুঘটক প্রবাহের হার সহ।

পরীক্ষার উচ্চ-ভোল্টেজ জ্বালানী কোষগুলি বর্তমান সংগ্রাহক প্লেটগুলি বাদ দিয়ে অভিন্ন উপাদানগুলি থেকে একত্রিত হয়েছিল। তিন জোড়া বর্তমান সংগ্রহ প্লেট VT1-0 টাইটানিয়াম থেকে তৈরি করা হয়েছিল। প্রথম জোড়া ছিল "পরিষ্কার" গ্রাউন্ড টাইটানিয়াম

ভাত। 1. একটি disassembled অবস্থায় জ্বালানী কোষ পরীক্ষা করুন। বাম থেকে ডানে অংশ: অ্যানোড বর্তমান সংগ্রাহক প্লেট, সীল, অ্যানোড জিডিএস, এমইএ, ক্যাথোড জিডিএস, সীল, ক্যাথোড বর্তমান সংগ্রাহক প্লেট; নীচে - মাউন্ট screws এবং বাদাম

প্লেট, যেমন আবরণ বা কোনো অতিরিক্ত প্রক্রিয়াকরণ ছাড়া। দ্বিতীয়টি একটি প্রমিত বৈদ্যুতিক রাসায়নিক পদ্ধতি ব্যবহার করে একটি 2 µm পুরু নিকেল সাবলেয়ারের মাধ্যমে 3 µm পুরু সোনা দিয়ে প্রলিপ্ত ছিল। তৃতীয় জোড়াটি আয়ন ইমপ্লান্টেশন পদ্ধতি ব্যবহার করে কার্বন দিয়ে ডোপ করা হয়েছিল।

আয়ন ইমপ্লান্টেশনের প্রযুক্তিগত প্রক্রিয়া প্রায় 50 বছর ধরে পরিচিত। এটি তার পৃষ্ঠের ভৌত রাসায়নিক বৈশিষ্ট্য পরিবর্তন করতে লক্ষ্যবস্তুর মধ্যে একটি পদার্থের ত্বরিত আয়নগুলির প্রবর্তনের উপর ভিত্তি করে। টাইটানিয়াম বিপি এবং শেষ প্লেটের আয়ন ইমপ্লান্টেশন জেএসসি রিমোসের একটি বিশেষ স্ট্যান্ডে করা হয়েছিল। স্ট্যান্ডটি উচ্চ তেল-মুক্ত ভ্যাকুয়ামের অবস্থার অধীনে বিভিন্ন পদার্থের ত্বরিত আয়ন বিম তৈরি করার ক্ষমতা সহ একটি ইনজেক্টর। এই স্ট্যান্ডে ইমপ্লান্ট করা টাইটানিয়াম প্লেটগুলির উচ্চ জারা প্রতিরোধ ক্ষমতা এবং সংকর ধারাবাহিকতা রয়েছে। টাইটানিয়াম প্লেটগুলি 20 keV আয়ন শক্তিতে আয়ন বিম চিকিত্সা, 1018 cm-2 এর ইমপ্লান্টেশন ডোজ এবং 300 °C ± 10 °C এর প্রক্রিয়াজাত পণ্যের তাপমাত্রায় আয়ন বিম চিকিত্সার শিকার হয়েছিল।

কার্বন ইমপ্লান্টেশন ডোজ CAMESA 1M84B সরঞ্জাম (ফ্রান্স) ব্যবহার করে সেকেন্ডারি আয়ন ভর স্পেকট্রোমেট্রি ব্যবহার করে একটি গ্রাউন্ড টাইটানিয়াম প্লেটের গভীরতা বিতরণ প্রোফাইল বরাবর পরিমাপ করা হয়েছিল। টাইটানিয়ামে কার্বন ঘনত্বের বন্টন বক্ররেখা চিত্রে দেখানো হয়েছে। 2. চিত্র অনুসারে, কার্বনের পৃষ্ঠ স্তরের গভীরতা হল 200^220 nm, যা BP পৃষ্ঠের মৌলিকভাবে নতুন ভৌত ও রাসায়নিক বৈশিষ্ট্য পেতে যথেষ্ট।

1016_I_I_I_I_I_I_I_I_I_I

0.0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1.0

গভীরতা, µm

ভাত। 2. টাইটানিয়ামে কার্বন ঘনত্বের বন্টন বক্ররেখা

2. ফলাফল এবং তাদের আলোচনা

চিত্রে। চিত্র 3 বিভিন্ন কারেন্ট-সংগ্রহকারী প্লেট সহ জ্বালানী কোষের জন্য বর্তমান-ভোল্টেজ বক্ররেখা এবং সংশ্লিষ্ট শক্তি ঘনত্বের বক্ররেখা দেখায়। বর্তমান এবং শক্তির পরম মানগুলি MEA এর সক্রিয় পৃষ্ঠের ক্ষেত্রফলের সাথে সম্পর্কিত, যা 2.16 সেমি 2। এটি চিত্র থেকে স্পষ্টভাবে অনুসরণ করে যে কার্বন ডোপিং এবং ইলেক্ট্রোকেমিক্যাল গোল্ড প্লেটিং উভয়ই জ্বালানী কোষের নির্দিষ্ট বৈশিষ্ট্যের উন্নতির দিকে পরিচালিত করে। এটি লক্ষ করা উচিত যে বর্তমান-ভোল্টেজ বৈশিষ্ট্যগুলি একই সাথে জ্বালানী কোষে সক্রিয়করণ, ওমিক এবং প্রসারণ ক্ষতি প্রতিফলিত করে। সক্রিয়করণের ক্ষতিগুলি ইলেক্ট্রোড বিক্রিয়ার শক্তির বাধা অতিক্রম করার সাথে যুক্ত, ওমিক ক্ষয়গুলি হল জ্বালানী কোষের প্রতিটি বৈদ্যুতিকভাবে পরিবাহী স্তরের বৈদ্যুতিক প্রতিরোধের সমষ্টি এবং তাদের মধ্যে যোগাযোগ প্রতিরোধের সমষ্টি এবং ছড়িয়ে পড়া ক্ষতিগুলি সরবরাহের অভাবের সাথে যুক্ত। MEA এর প্রতিক্রিয়া এলাকায় বিকারকগুলির। বর্তমান ঘনত্বের বিভিন্ন ক্ষেত্রে, একটি নিয়ম হিসাবে, উপরে তালিকাভুক্ত তিনটি ধরনের ক্ষতির মধ্যে একটি প্রাধান্য থাকা সত্ত্বেও, কারেন্ট-ভোল্টেজ কার্ভ এবং পাওয়ার ডেনসিটি কার্ভগুলি PSU (এন্ড প্লেট) প্রক্রিয়াকরণের একটি নির্দিষ্ট পদ্ধতির পরিমাপ করার জন্য যথেষ্ট নয়। আমাদের ক্ষেত্রে, জ্বালানী কোষের ওমিক ক্ষতিগুলি আগ্রহের বিষয়। অ্যাক্টিভেশন এবং ডিফিউশন লস, প্রথম আনুমানিকভাবে, সমস্ত জ্বালানী কোষের জন্য একই: একই অনুঘটক প্রবাহ হার সহ অভিন্ন MEA ব্যবহার করার কারণে সক্রিয়করণের ক্ষতি, পরীক্ষা বর্তমান সংগ্রাহক প্লেটের একই নকশার কারণে ছড়িয়ে পড়া ক্ষতি।

ওমিক ক্ষতি সনাক্ত করতে, পরীক্ষার সময় প্রাপ্ত প্রতিবন্ধক হোডোগ্রাফ ব্যবহার করা হয়েছিল। পরীক্ষার এই অংশের ফলাফল চিত্রে দেখানো হয়েছে। 4. উদাহরণ হিসাবে, জ্বালানী কোষ একটি স্থির অবস্থায় পৌঁছানোর পরে প্রতিটি ক্ষেত্রে নেওয়া পাঁচটি হোডোগ্রাফের মধ্যে একটি পরিসংখ্যান দেখায়।

ইম্পিডেন্স স্পেকট্রোস্কোপি জ্বালানী কোষের বৈদ্যুতিক ক্ষতির পরিমাপ করা সম্ভব করে তোলে। কাগজগুলি উচ্চ-ভোল্টেজ জ্বালানী উপাদানগুলির সাথে সম্পর্কিত এই পদ্ধতির একটি বিবরণ উপস্থাপন করে। হোডোগ্রাফ ব্যাখ্যা করার নিয়ম অনুসারে, ওমিক রেজিস্ট্যান্স হল উচ্চ ফ্রিকোয়েন্সি (/ = 105-104 Hz) এ প্রতিবন্ধকতার আসল অংশ। উচ্চ ফ্রিকোয়েন্সি অঞ্চলে অ্যাবসিসা অক্ষ (1m R = 0) সহ হোডোগ্রাফের ছেদ বিন্দুতে মানটি নির্বাচন করা হয়। এছাড়াও, হোডোগ্রাফ ব্যবহার করে, ইলেক্ট্রোড/ইলেক্ট্রোলাইট পৃষ্ঠের ডবল স্তরের ক্যাপাসিট্যান্স নির্ধারণ করা হয়। হোডোগ্রাফ অর্ধবৃত্তের ব্যাস এই স্তরের মধ্য দিয়ে একটি চার্জের উত্তরণের মোট প্রতিরোধের বৈশিষ্ট্যযুক্ত। চিত্রে। 4টি প্রতিবন্ধক হোডোগ্রাফ পরিসরে উপস্থাপিত হয়

এম.এস. ভ্লাস্কিন, ই. আই. শকোলনিকভ, ই. এ. কিসেলেভা, এ. এ. চিনেনভ, ভি. পি. খারিটোনভ

ভাত। 3. কারেন্ট-ভোল্টেজ বক্ররেখা (a) এবং সংশ্লিষ্ট শক্তি ঘনত্বের বক্ররেখা (b): - - - আবরণ ছাড়া টাইটানিয়াম,

F- - টাইটানিয়াম + C, -■- - টাইটানিয়াম + N1 + Au

0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0

1t, থেকে 3.8 3.4 3.0 2.6 2.2 1.8 1.4 1.0 0.6

0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2 1.4 1.6 1.8 2.0

0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0

ভাত। 4. ধ্রুবক মেরুকরণে FC প্রতিবন্ধকতা, mV: a - 800, b - 700 c - 600, d - 500: - আবরণ ছাড়া টাইটানিয়াম;

টাইটান + N1 + Au; o - টাইটানিয়াম + সি

ফ্রিকোয়েন্সি 105-1 Hz, যেহেতু এটি জ্বালানী কোষের মোটামুটি উচ্চ প্রসারণ ক্ষতি (2 Ohm-cm2 এর বেশি) লক্ষ্য করার মতো। যাইহোক, এটি টাইটানিয়াম প্লেটগুলির উপরিভাগের চিকিত্সার ফলাফল নয়, তবে ক্যাথোড কারেন্ট-সংগ্রহকারী প্লেটের নকশা এবং MEA-তে বায়ু সরবরাহ করার সময় প্রাকৃতিক পরিচলনের অবস্থার সাথে সম্পর্কিত।

সারণীটি জ্বালানী কোষের মেরুকরণ এবং এর বর্তমান সংগ্রাহক প্লেটগুলির প্রক্রিয়াকরণের পদ্ধতির পাশাপাশি তাদের পদ্ধতিগত ত্রুটিগুলির উপর নির্ভর করে ওমিক প্রতিরোধের পরম মানগুলি উপস্থাপন করে। ফলাফলগুলি ইঙ্গিত দেয় যে সোনার প্রলেপ যোগাযোগের ক্ষতি হ্রাসের কারণে আনকোটেড টাইটানিয়ামের তুলনায় প্রায় 1.8 গুণ মোট ওহমিক প্রতিরোধকে হ্রাস করে। কার্বন আয়ন দিয়ে ডোপিং যথাক্রমে 1.4 গুণ লাভ দেয়। আত্মবিশ্বাসের ব্যবধানের মান ওমিক প্রতিরোধের মানগুলির পরিমাপের উচ্চ নির্ভুলতা নির্দেশ করে।

কোষের মেরুকরণের উপর নির্ভর করে আনকোটেড টাইটানিয়াম দিয়ে তৈরি কারেন্ট-সংগ্রহকারী প্লেট, N1, Au দিয়ে টাইটানিয়াম ইলেক্ট্রোকেমিকভাবে লেপা এবং C+ আয়ন দিয়ে টাইটানিয়াম ডোপড সহ জ্বালানী কোষের ওহমিক রেজিস্ট্যান্স (ওহম)

ফুয়েল সেলের নমুনা ভোল্টেজ, এমভি

আনকোটেড টাইটানিয়াম 0.186 0.172 0.172 0.169

টাইটানিয়াম+নি, Au 0.1 0.098 0.097 0.093

টাইটানিয়াম+সি 0.131 0.13 0.125 0.122

এইভাবে, এটি প্রমাণিত হয়েছে যে টাইটানিয়াম বিপি-র সোনার প্রলেপ এবং কার্বন অ্যালোয়িং উভয়ই কার্বন জিডিএস-এর সাথে তাদের যোগাযোগের প্রতিরোধকে হ্রাস করে। সোনা দিয়ে লেপ ওয়েফারগুলি আয়ন ইমপ্লান্টেশনের সাথে চিকিত্সা করার চেয়ে বৈদ্যুতিক কার্যকারিতার ক্ষেত্রে কিছুটা বেশি সুবিধাজনক বলে প্রমাণিত হয়।

উপরের সমস্তগুলি পরামর্শ দেয় যে বিবেচিত প্রযুক্তিগুলির একটি এবং অন্য উভয়ই টাইটানিয়াম বিপি প্রক্রিয়াকরণের জন্য ব্যবহার করা যেতে পারে।

বাইবলিওগ্রাফি

1. মিডেলম্যান ই., কাউট ডব্লিউ., ভোগেলার বি., লেন্সেন জে., ওয়াল ই. ডি, //জে. শক্তির উৎসসমূহ. 2003. ভলিউম। 118. পি. 44-46।

2. Dobrovolsky Yu.A., Ukshe A.E., Levchenko A.V., Arkhangelsky I.V., Ionov S.G., Avdeev V.V., Aldoshin S.M. // জার্নাল। রস. রসায়ন দ্বীপের নামকরণ করা হয়েছে ডি.আই. মেন্ডেলিভ। 2006. T.1, নং 6। পৃ.83-94।

3. এস.-ওয়াং এইচ., পেং জে., লুই ডব্লিউ-বি., ঝাং জে.-এস. // জে. পাওয়ার সোর্স। 2006. ভলিউম 162। P.486-491।

4. ডেভিস ডি.পি., অ্যাডকক পি.এল., টারপিন এম., রোয়েন এস.জে., জে. অ্যাপল ইলেক্ট্রোকেম। 2000. ভলিউম 30। পৃ.101-105।

5. Shkolnikov E.I., Vlaskin M.S., Ilyukhin A.S., Tarasenko A.B., Elektrokhim. শক্তি. 2007. T.7, নং 4 পৃ. 175-182।

6. Shkolnikov E.I., Vlaskin M.S., Iljukhin A.S., Zhuk A.Z., Sheindlin A.E. // জে. পাওয়ার সোর্স। 2008. ভলিউম 185। পৃ.967-972।

7. Fabian T., Posner J. D., O'Hayre R., Cha S.-W., Eaton J. K., Prinz F. B., Santiago J. G. // J. Power Sources. 2006. Vol. 161. P. 168-182.

8. সেমিকন্ডাক্টর এবং অন্যান্য উপকরণে আয়ন বসানো: শনি। শিল্প. এম.: মীর, 1980।

9. Pleshivtsev N.V., Bazhin A.I.. পদার্থের উপর আয়ন বিমের প্রভাবের পদার্থবিদ্যা। এম.: বিশ্ববিদ্যালয় বই, 1998।

10. আয়ন ইমপ্লান্টেশন। এম.: ধাতুবিদ্যা, 1985।

11. প্যাট। 2096856 RF, IPC: H01J027/24, H01J003/04 / Mashkovtsev B.N. একটি আয়ন মরীচি তৈরির একটি পদ্ধতি এবং এটি বাস্তবায়নের জন্য একটি ডিভাইস।

12. প্যাট। 2277934 RF, IPC: A61L2/00, A61L2/14 / Kharitonov V.P., Chinenov A.A., Simakov A.I., Samkov A.V. চিকিৎসা সরঞ্জাম পণ্যের আয়ন-বিম প্রক্রিয়াকরণের জন্য ডিভাইস।

13. প্যাট। 2109495 RF, IPC: A61F002/24 / Joseph N.A., Kevorkova R.A.,. সামকভ এ.ভি., সিমাকভ এ.আই., খারিটোনভ ভি.পি., চিনেনভ এ.এ. কৃত্রিম হার্ট ভালভ এবং এর উত্পাদন পদ্ধতি।

14. কুপার কে.আর., রামানি ভি., ফেন্টন জে.এম., কুঞ্জ এইচ.আর. পলিমার ইলেক্ট্রোলাইট জ্বালানী কোষের জন্য পরীক্ষামূলক পদ্ধতি এবং ডেটা বিশ্লেষণ, স্ক্রিবনার অ্যাসোসিয়েটস, ইনক।, ইলিনয়, 2005। 122 পি।

15. জাতীয় শক্তি প্রযুক্তি পরীক্ষাগার। ফুয়েল সেল হ্যান্ড বুক, ষষ্ঠ সংস্করণ, জিএন্ডজি সার্ভিসেস পার্সনস, ইনক। Morgantown, West Virginia, 2002. 352 p.

ISSP RAS এ উত্পাদিত SOFC এর ইলেকট্রোড: সবুজ - অ্যানোড এবং কালো - ক্যাথোড। জ্বালানী কোষ বাইপোলার SOFC ব্যাটারি প্লেটে অবস্থিত

সম্প্রতি, আমার এক বন্ধু অ্যান্টার্কটিকা সফর করেছে। একটি মজার ট্রিপ! - তিনি বলেন, পর্যটন ব্যবসা যথেষ্ট বিকশিত হয়েছে যাতে ভ্রমণকারীকে সেই জায়গায় নিয়ে আসে এবং তাকে মৃত্যু না করে আর্কটিকের কঠোর জাঁকজমক উপভোগ করতে দেয়। এবং এটি যতটা সহজ মনে হয় ততটা সহজ নয় - এমনকি আধুনিক প্রযুক্তিগুলিকে বিবেচনায় নিয়েও: অ্যান্টার্কটিকায় বিদ্যুৎ এবং তাপ সোনায় তাদের ওজনের মূল্যবান। নিজের জন্য বিচার করুন, প্রচলিত ডিজেল জেনারেটরগুলি ভার্জিন তুষারকে দূষিত করে এবং প্রচুর পরিমাণে জ্বালানী সরবরাহের প্রয়োজন হয় এবং পুনর্নবীকরণযোগ্য শক্তির উত্সগুলি এখনও খুব কার্যকর নয়। উদাহরণস্বরূপ, অ্যান্টার্কটিক পর্যটকদের কাছে জনপ্রিয় একটি যাদুঘর স্টেশনে, সমস্ত শক্তি বায়ু এবং সূর্যের শক্তি দ্বারা উত্পন্ন হয়, তবে যাদুঘর প্রাঙ্গণটি শীতল, এবং চারজন তত্ত্বাবধায়ক তাদের কাছে অতিথিদের নিয়ে আসা জাহাজগুলিতে একচেটিয়াভাবে গোসল করে।

ধ্রুবক এবং নিরবচ্ছিন্ন বিদ্যুৎ সরবরাহের সমস্যাগুলি কেবল মেরু অভিযাত্রীদেরই নয়, যে কোনও নির্মাতা এবং প্রত্যন্ত অঞ্চলে বসবাসকারী মানুষের কাছেও পরিচিত।

এগুলি শক্তি সঞ্চয় এবং উত্পন্ন করার নতুন পদ্ধতি দ্বারা সমাধান করা যেতে পারে, যার মধ্যে রাসায়নিক বর্তমান উত্সগুলি সবচেয়ে প্রতিশ্রুতিশীল বলে মনে হয়। এই মিনি-চুল্লিগুলিতে, রাসায়নিক রূপান্তরের শক্তি তাপে রূপান্তর না করে সরাসরি বিদ্যুতে রূপান্তরিত হয়। এইভাবে, ক্ষতি এবং তদনুসারে, জ্বালানী খরচ তীব্রভাবে হ্রাস পেয়েছে।

রাসায়নিক বর্তমান উত্সগুলিতে বিভিন্ন প্রতিক্রিয়া ঘটতে পারে এবং প্রতিটির নিজস্ব সুবিধা এবং অসুবিধা রয়েছে: কিছু দ্রুত "পুড়ে যায়", অন্যগুলি শুধুমাত্র নির্দিষ্ট পরিস্থিতিতে কাজ করতে পারে, উদাহরণস্বরূপ, অতি-উচ্চ তাপমাত্রা বা কঠোরভাবে সংজ্ঞায়িত জ্বালানীতে, যেমন বিশুদ্ধ হাইড্রোজেন। ইনস্টিটিউট অফ সলিড স্টেট ফিজিক্স RAS (ISSP RAS) এর একদল বিজ্ঞানীর নেতৃত্বে সের্গেই ব্রেডিখিনতথাকথিত সলিড অক্সাইড ফুয়েল সেল (SOFC) এর উপর নির্ভর করে। বিজ্ঞানীরা নিশ্চিত যে সঠিক পদ্ধতির সাথে এটি আর্কটিকের অদক্ষ জেনারেটর প্রতিস্থাপন করতে সক্ষম হবে। তাদের প্রকল্পটি ফেডারেল টার্গেট প্রোগ্রাম "2014-2020 এর জন্য গবেষণা এবং উন্নয়ন" এর কাঠামোর মধ্যে সমর্থিত ছিল।

সের্গেই ব্রেডিখিন, ফেডারেল টার্গেটেড প্রোগ্রামের প্রজেক্ট ম্যানেজার “প্ল্যানার ডিজাইনের এসওএফসি তৈরির জন্য একটি পরীক্ষাগার মাপযোগ্য প্রযুক্তির বিকাশ এবং তাদের ভিত্তিতে তৈরি এবং পরীক্ষা সহ হাইব্রিড সহ বিভিন্ন উদ্দেশ্যে এবং কাঠামোর জন্য পাওয়ার প্ল্যান্ট তৈরির ধারণা। 500 - 2000 ওয়াট ক্ষমতা সম্পন্ন একটি পাওয়ার প্ল্যান্টের একটি ছোট আকারের পরীক্ষামূলক মডেলের

শব্দ এবং ধুলো ছাড়া, কিন্তু সম্পূর্ণ দক্ষতার সাথে

আজ, শক্তি সেক্টরে সংগ্রাম একটি দরকারী শক্তি উৎপাদনের জন্য: বিজ্ঞানীরা প্রতি শতাংশ দক্ষতার জন্য লড়াই করছেন। হাইড্রোকার্বন জ্বালানি ব্যবহার করে অভ্যন্তরীণ দহনের নীতিতে পরিচালিত জেনারেটরগুলি - জ্বালানী তেল, কয়লা, প্রাকৃতিক গ্যাস (পরবর্তী ধরনের জ্বালানী সবচেয়ে পরিবেশগতভাবে বন্ধুত্বপূর্ণ) ব্যাপকভাবে ব্যবহৃত হয়। এগুলি ব্যবহার করার সময় ক্ষতিগুলি উল্লেখযোগ্য: এমনকি সর্বাধিক অপ্টিমাইজেশনের সাথেও, এই জাতীয় ইনস্টলেশনের দক্ষতা 45% এর বেশি হয় না। একই সময়ে, তাদের অপারেশন চলাকালীন, নাইট্রোজেন অক্সাইড (NOx) গঠিত হয়, যা বায়ুমণ্ডলে পানির সাথে মিথস্ক্রিয়া করার সময় বেশ আক্রমণাত্মক অ্যাসিডে পরিণত হয়।

যান্ত্রিক লোড অধীনে SOFC ব্যাটারি

সলিড অক্সাইড ফুয়েল সেল (SOFCs) এর এই ধরনের "পার্শ্বপ্রতিক্রিয়া" নেই। এই জাতীয় ইনস্টলেশনগুলির দক্ষতা 50% এর বেশি (এবং এটি কেবলমাত্র বিদ্যুতের আউটপুটের ক্ষেত্রে, এবং তাপীয় আউটপুট বিবেচনা করার সময় দক্ষতা 85-90% এ পৌঁছাতে পারে), এবং তারা বায়ুমণ্ডলে বিপজ্জনক যৌগ নির্গত করে না। .

"এটি আর্কটিক বা সাইবেরিয়ার জন্য একটি অত্যন্ত গুরুত্বপূর্ণ প্রযুক্তি, যেখানে বাস্তুবিদ্যা এবং জ্বালানী সরবরাহের সমস্যাগুলি বিশেষভাবে গুরুত্বপূর্ণ। কারণ এসওএফসিগুলি কয়েকগুণ কম জ্বালানী খরচ করে, "সের্গেই ব্রেডিখিন ব্যাখ্যা করেছিলেন। "তাদের অবশ্যই অবিরাম কাজ করতে হবে, তাই তারা একটি পোলার স্টেশন বা উত্তরের এয়ারফিল্ডে কাজ করার জন্য উপযুক্ত।"

তুলনামূলকভাবে কম জ্বালানী খরচ সহ, এই জাতীয় ইনস্টলেশন 3-4 বছর পর্যন্ত রক্ষণাবেক্ষণ ছাড়াই কাজ করে। “আজকাল যে ডিজেল জেনারেটরটি সবচেয়ে বেশি ব্যবহৃত হয় তার প্রতি হাজার ঘণ্টায় তেল পরিবর্তনের প্রয়োজন হয়। এবং এসওএফসি রক্ষণাবেক্ষণ ছাড়াই 10-20 হাজার ঘন্টা কাজ করে, "আইএসটিটির জুনিয়র গবেষক দিমিত্রি আগারকভ জোর দিয়েছিলেন।

আইডিয়া থেকে ব্যাটারি পর্যন্ত

SOFC এর অপারেটিং নীতিটি বেশ সহজ। তারা একটি "ব্যাটারি" প্রতিনিধিত্ব করে যেখানে কঠিন অক্সাইড জ্বালানী কোষগুলির বেশ কয়েকটি স্তর একত্রিত হয়। প্রতিটি উপাদানের একটি অ্যানোড এবং একটি ক্যাথোড রয়েছে; অ্যানোডের দিক থেকে এটিতে জ্বালানী সরবরাহ করা হয় এবং ক্যাথোড দিক থেকে বায়ু সরবরাহ করা হয়। এটা উল্লেখযোগ্য যে বিশুদ্ধ হাইড্রোজেন থেকে কার্বন মনোক্সাইড এবং বিভিন্ন হাইড্রোকার্বন যৌগ SOFC-এর জন্য বিভিন্ন ধরণের জ্বালানী উপযুক্ত। অ্যানোড এবং ক্যাথোডে সংঘটিত প্রতিক্রিয়ার ফলস্বরূপ, অক্সিজেন এবং জ্বালানী খরচ হয় এবং ইলেক্ট্রোডগুলির মধ্যে আয়নগুলির একটি স্রোত তৈরি হয়। যখন একটি ব্যাটারি একটি বৈদ্যুতিক সার্কিটে একত্রিত হয়, তখন কারেন্ট প্রবাহিত হতে শুরু করে।

100×100 মিমি মাত্রা সহ একটি SOFC ব্যাটারিতে স্রোত এবং তাপমাত্রা ক্ষেত্রগুলির বিতরণের কম্পিউটার মডেলিং।

SOFC অপারেশনের একটি অপ্রীতিকর বৈশিষ্ট্য হল উচ্চ তাপমাত্রার প্রয়োজন। উদাহরণস্বরূপ, ISSP RAS-এ সংগৃহীত একটি নমুনা 850?C-তে কাজ করে। জেনারেটরের অপারেটিং তাপমাত্রায় উষ্ণ হতে প্রায় 10 ঘন্টা সময় লাগে, কিন্তু তারপরে এটি বেশ কয়েক বছর ধরে কাজ করবে।

আইএসএসপি আরএএস-এ তৈরি করা কঠিন অক্সাইড কোষগুলি জ্বালানী প্লেটের আকার এবং ব্যাটারিতে এই প্লেটের সংখ্যার উপর নির্ভর করে দুই কিলোওয়াট পর্যন্ত বিদ্যুৎ উৎপাদন করবে। 50-ওয়াট ব্যাটারির ছোট প্রোটোটাইপগুলি ইতিমধ্যে একত্রিত এবং পরীক্ষা করা হয়েছে।

বিশেষ মনোযোগ প্লেট নিজেদের দেওয়া উচিত। একটি প্লেট সাতটি স্তর নিয়ে গঠিত, যার প্রত্যেকটির নিজস্ব কাজ রয়েছে। ক্যাথোড এবং অ্যানোডের প্রতিটি দুটি স্তর প্রতিক্রিয়াকে অনুঘটক করে এবং ইলেক্ট্রনগুলিকে অতিক্রম করার অনুমতি দেয়; তাদের মধ্যবর্তী সিরামিক স্তরটি বিভিন্ন মিডিয়া (বায়ু এবং জ্বালানী) নিরোধক করে, তবে চার্জযুক্ত অক্সিজেন আয়নগুলিকে অতিক্রম করার অনুমতি দেয়। একই সময়ে, ঝিল্লিটি অবশ্যই যথেষ্ট শক্তিশালী হতে হবে (এই বেধের সিরামিকগুলি খুব সহজেই ক্ষতিগ্রস্থ হয়), তাই এটি নিজেই তিনটি স্তর নিয়ে গঠিত: কেন্দ্রীয়টি প্রয়োজনীয় শারীরিক বৈশিষ্ট্য সরবরাহ করে - উচ্চ আয়নিক পরিবাহিতা - এবং অতিরিক্ত স্তরগুলি উভয়ের উপর প্রয়োগ করা হয়। পক্ষগুলি যান্ত্রিক শক্তি প্রদান করে। যাইহোক, একটি জ্বালানী কোষ খুব পাতলা - 200 মাইক্রনের বেশি পুরু নয়।

SOFC স্তরসমূহ

কিন্তু একটি জ্বালানী কোষ যথেষ্ট নয় - পুরো সিস্টেমটি অবশ্যই একটি তাপ-প্রতিরোধী পাত্রে স্থাপন করতে হবে যা 850 ডিগ্রি সেলসিয়াস তাপমাত্রায় বেশ কয়েক বছর ধরে অপারেটিং শর্ত সহ্য করবে। যাইহোক, প্রকল্পের অংশ হিসাবে, ধাতব কাঠামোগত উপাদানগুলিকে রক্ষা করার জন্য, আইএসএসপি আরএএস বিজ্ঞানীরা অন্য প্রকল্পের সময় বিকশিত আবরণ ব্যবহার করেন।

"যখন আমরা এই প্রকল্পটি শুরু করি, তখন আমরা এই সত্যটির মুখোমুখি হয়েছিলাম যে আমাদের দেশে আমাদের কিছুই নেই: কোন কাঁচামাল নেই, কোন আঠালো নেই, কোন সিলেন্ট নেই," ব্রেডিখিন বলেছিলেন। "আমাদের সবকিছু করতে হয়েছিল।" আমরা সিমুলেশন করেছি এবং ছোট পেলেট-আকৃতির জ্বালানী কোষগুলিতে অনুশীলন করেছি। আমরা খুঁজে পেয়েছি যে সেগুলি রচনা এবং কনফিগারেশনে কী হওয়া উচিত এবং কীভাবে তাদের অবস্থান করা উচিত।”

এছাড়াও, এটি অবশ্যই বিবেচনায় নেওয়া উচিত যে জ্বালানী কোষটি উচ্চ তাপমাত্রার পরিবেশে কাজ করে। এর মানে হল যে টানটানতা নিশ্চিত করা প্রয়োজন, লক্ষ্য তাপমাত্রায় উপকরণগুলি একে অপরের সাথে প্রতিক্রিয়া করবে না তা পরীক্ষা করতে। একটি গুরুত্বপূর্ণ কাজ ছিল সমস্ত উপাদানের সম্প্রসারণকে "সিঙ্ক্রোনাইজ" করা, কারণ প্রতিটি উপাদানের তাপ সম্প্রসারণের নিজস্ব রৈখিক সহগ রয়েছে এবং যদি কিছু সমন্বিত না হয় তবে পরিচিতিগুলি বন্ধ হয়ে যেতে পারে, সিল্যান্ট এবং আঠালো ভেঙে যেতে পারে। গবেষকরা এই উপাদানটির উৎপাদনের জন্য একটি পেটেন্ট পেয়েছেন।

উপলব্ধির পথে

সম্ভবত এই কারণেই ISTP-এ ব্রেডিখিনের গ্রুপ প্রথম উপকরণ, তারপর প্লেট এবং অবশেষে জ্বালানি কোষ এবং জেনারেটর তৈরির একটি সম্পূর্ণ ব্যবস্থা তৈরি করেছে। এই ফলিত শাখার পাশাপাশি, মৌলিক বিজ্ঞানের সাথে সম্পর্কিত একটি দিকও রয়েছে।

IFTT এর দেয়ালের মধ্যে, জ্বালানী কোষের প্রতিটি ব্যাচের বিচক্ষণ মান নিয়ন্ত্রণ করা হয়

এই প্রকল্পের প্রধান অংশীদার হল ক্রিলোভ স্টেট রিসার্চ সেন্টার, যা পাওয়ার প্ল্যান্টের প্রধান বিকাশকারী হিসাবে কাজ করে, প্রয়োজনীয় ডিজাইন ডকুমেন্টেশনের বিকাশ এবং এর পাইলট উত্পাদনে হার্ডওয়্যার উত্পাদন সহ। কিছু কাজ অন্য সংস্থাও করে। উদাহরণস্বরূপ, সিরামিক ঝিল্লি যা ক্যাথোড এবং অ্যানোডকে আলাদা করে তা নভোসিবিরস্ক কোম্পানি NEVZ-সিরামিকস দ্বারা উত্পাদিত হয়।

যাইহোক, প্রকল্পে জাহাজ নির্মাণ কেন্দ্রের অংশগ্রহণ কোন কাকতালীয় নয়। SOFC-এর জন্য আবেদনের আরেকটি প্রতিশ্রুতিশীল ক্ষেত্র হতে পারে সাবমেরিন এবং আন্ডারওয়াটার ড্রোন। তারা কতদিন সম্পূর্ণ স্বায়ত্তশাসিত হতে পারে তাও তাদের জন্য অত্যন্ত গুরুত্বপূর্ণ।

প্রকল্পের শিল্প অংশীদার, এনার্জি উইদাউট বর্ডারস ফাউন্ডেশন, ক্রিলোভ রিসার্চ সেন্টারে দুই-কিলোওয়াট জেনারেটরের ছোট ব্যাচের উৎপাদন সংগঠিত করতে পারে, তবে বিজ্ঞানীরা উৎপাদনের উল্লেখযোগ্য সম্প্রসারণের আশা করছেন। বিকাশকারীদের মতে, SOFC জেনারেটরে প্রাপ্ত শক্তি রাশিয়ার প্রত্যন্ত কোণে গার্হস্থ্য ব্যবহারের জন্যও প্রতিযোগিতামূলক। এক kW*ঘন্টার খরচ প্রায় 25 রুবেল হবে বলে আশা করা হচ্ছে, এবং ইয়াকুতিয়ায় শক্তির বর্তমান খরচ প্রতি কিলোওয়াট*ঘন্টায় 100 রুবেল পর্যন্ত, এই ধরনের জেনারেটর খুব আকর্ষণীয় দেখায়। বাজার ইতিমধ্যে প্রস্তুত, সের্গেই Bredikhin নিশ্চিত, প্রধান জিনিস নিজেকে প্রমাণ করার সময় আছে.

ইতিমধ্যে, বিদেশী কোম্পানিগুলি ইতিমধ্যে SOFC-ভিত্তিক জেনারেটর চালু করছে। এই দিকের নেতা হল আমেরিকান ব্লুম এনার্জি, যা গুগল, ব্যাঙ্ক অফ আমেরিকা এবং ওয়ালমার্টের মতো কোম্পানিগুলির শক্তিশালী কম্পিউটিং কেন্দ্রগুলির জন্য শত-কিলোওয়াট ইনস্টলেশন তৈরি করে।

ব্যবহারিক সুবিধা স্পষ্ট - এই ধরনের জেনারেটর দ্বারা চালিত বিশাল ডেটা সেন্টারগুলি পাওয়ার বিভ্রাট থেকে স্বাধীন হওয়া উচিত। কিন্তু এছাড়াও, বড় সংস্থাগুলি পরিবেশের যত্ন নেওয়া প্রগতিশীল সংস্থাগুলির ভাবমূর্তি বজায় রাখার চেষ্টা করে।

শুধুমাত্র মার্কিন যুক্তরাষ্ট্রে, এই ধরনের "সবুজ" প্রযুক্তির বিকাশের জন্য বড় সরকারী অর্থপ্রদান প্রয়োজন - উত্পাদিত প্রতিটি কিলোওয়াট বিদ্যুতের জন্য $3,000 পর্যন্ত, যা রাশিয়ান প্রকল্পগুলির জন্য তহবিলের চেয়ে শতগুণ বেশি।

রাশিয়ায়, আরও একটি ক্ষেত্র রয়েছে যেখানে এসওএফসি জেনারেটরগুলির ব্যবহার খুব আশাব্যঞ্জক দেখাচ্ছে - পাইপলাইনের ক্যাথোডিক সুরক্ষা। প্রথমত, আমরা গ্যাস এবং তেলের পাইপলাইনগুলির কথা বলছি যা সাইবেরিয়ার নির্জন ল্যান্ডস্কেপ জুড়ে কয়েকশ কিলোমিটার বিস্তৃত। এটি প্রতিষ্ঠিত হয়েছে যে যখন একটি ধাতব পাইপে ভোল্টেজ প্রয়োগ করা হয়, তখন এটি ক্ষয়ের জন্য কম সংবেদনশীল। বর্তমানে, ক্যাথোডিক সুরক্ষা স্টেশনগুলি তাপ জেনারেটরগুলিতে কাজ করে, যা ক্রমাগত পর্যবেক্ষণ করা প্রয়োজন এবং যার কার্যকারিতা মাত্র 2%। তাদের একমাত্র সুবিধা হল তাদের কম খরচ, কিন্তু আপনি যদি দীর্ঘমেয়াদে এটি দেখেন, তাহলে জ্বালানি খরচ বিবেচনা করুন (যা পাইপের বিষয়বস্তু দ্বারা জ্বালানী হয়), এবং তাদের এই "যোগ্যতা" অবিশ্বাস্য দেখায়। SOFC জেনারেটরের উপর ভিত্তি করে স্টেশনগুলির সাহায্যে, পাইপলাইনে ভোল্টেজের একটি নিরবচ্ছিন্ন সরবরাহই নয়, টেলিমেট্রি জরিপের জন্য বিদ্যুতের ট্রান্সমিশনও সংগঠিত করা সম্ভব... তারা বলে যে বিজ্ঞান ছাড়া রাশিয়া একটি পাইপ। দেখা যাচ্ছে যে এমনকি এই পাইপটি বিজ্ঞান এবং নতুন প্রযুক্তি ছাড়াই একটি পাইপ।

ফুয়েল সেল ডেভেলপমেন্ট সম্ভবত আজ পরিবহণ শিল্পে সবচেয়ে লোভনীয় প্রযুক্তি, যেখানে বিকাশকারীরা অভ্যন্তরীণ দহন ইঞ্জিনের (বা পরিপূরক) একটি কার্যকর বিকল্পের সন্ধানে প্রতি বছর প্রচুর অর্থ ব্যয় করে। গত বেশ কয়েক বছর ধরে, ডানা প্রকৌশলীরা ঐতিহ্যগত শক্তির উত্সের উপর যানবাহনের নির্ভরতা হ্রাস করার চ্যালেঞ্জের উপর তাদের উত্পাদন এবং প্রকৌশল ক্ষমতাকে কেন্দ্রীভূত করেছেন। মানব ইতিহাস জুড়ে, শক্তির প্রধান উত্সগুলি কঠিন জ্বালানী (যেমন কাঠ এবং কয়লা) থেকে তরল (তেল) এর দিকে পরিবর্তিত হয়েছে। আগামী বছরগুলিতে, অনেকে বিশ্বাস করে যে গ্যাসীয় পণ্যগুলি ধীরে ধীরে সারা বিশ্বে শক্তির প্রধান উত্স হয়ে উঠবে।

সংক্ষেপে, একটি জ্বালানী কোষ একটি ইলেক্ট্রোকেমিক্যাল ডিভাইস যা রাসায়নিক বিক্রিয়ার শক্তিকে সরাসরি বিদ্যুৎ, তাপ এবং ছাইতে রূপান্তর করে। এই প্রক্রিয়াটি শক্তি বাহকের ঐতিহ্যগত থার্মোমেকানিকাল রূপান্তরের কম দক্ষতা উন্নত করে।

ভাত। ফুয়েল সেল গাড়ি

হাইড্রোজেন হল একটি নবায়নযোগ্য বায়বীয় জ্বালানীর প্রথম উদাহরণ যা এই ধরনের প্রতিক্রিয়া ঘটতে দেয় এবং শেষ পর্যন্ত বৈদ্যুতিক শক্তি উৎপন্ন করে। আর এই প্রক্রিয়ায় পরিবেশ দূষিত হয় না।

একটি সাধারণ হাইড্রোজেন ফুয়েল সেল মডেলের মধ্যে হাইড্রোজেন জ্বালানি কোষের অ্যানোডের দিকে প্রবাহিত হয়, যেখানে হাইড্রোজেন অণুগুলি ইলেকট্রনে বিভক্ত হয় এবং একটি প্ল্যাটিনাম অনুঘটকের উপস্থিতিতে একটি ইলেক্ট্রোকেমিক্যাল প্রক্রিয়ার মাধ্যমে ইতিবাচকভাবে চার্জযুক্ত আয়নগুলিকে বিভক্ত করা হয়। ইলেক্ট্রনগুলি প্রোটন এক্সচেঞ্জ মেমব্রেনের (PEM) চারপাশে ঘুরতে থাকে, যার ফলে একটি বৈদ্যুতিক প্রবাহ উৎপন্ন হয়। একই সময়ে, ইতিবাচক হাইড্রোজেন আয়নগুলি PEM এর মাধ্যমে জ্বালানী কোষের মাধ্যমে ছড়িয়ে পড়তে থাকে। তখন ইলেক্ট্রন এবং ধনাত্মক হাইড্রোজেন আয়ন ক্যাথোডের পাশে অক্সিজেনের সাথে একত্রিত হয়ে পানি তৈরি করে এবং তাপ ছেড়ে দেয়। একটি প্রচলিত অভ্যন্তরীণ দহন ইঞ্জিন গাড়ির বিপরীতে, বিদ্যুৎ ব্যাটারিতে সঞ্চিত হয় বা সরাসরি ট্র্যাকশন মোটরগুলিতে যায়, যা চাকাগুলিকে চালিত করে।

জ্বালানী কোষ সিস্টেমের একটি বাধা হল পর্যাপ্ত পরিমাণে হাইড্রোজেন উৎপাদন বা সরবরাহ করার জন্য অবকাঠামোর বর্তমান অভাব। ফলস্বরূপ, প্রধান অমীমাংসিত সমস্যাটি জ্বালানী কোষে ব্যবহৃত একটি নির্দিষ্ট ধরণের জ্বালানীর প্রাপ্যতা থেকে যায়। গ্যাসোলিন এবং মিথানল জ্বালানী কোষের জন্য সবচেয়ে সম্ভাব্য শক্তি বাহক। যাইহোক, প্রতিটি জ্বালানী প্রকার এখনও তার নিজস্ব চ্যালেঞ্জের সম্মুখীন হয়।

প্রযুক্তি বর্তমানে জাল, পাইপিং এবং ইন্টিগ্রেটেড ইনসুলেটরে সোল্ডার করা যৌগিক বাইপোলার প্লেটের জন্য তৈরি করা হচ্ছে। ইঞ্জিনিয়াররা বিশেষ আবরণ, উচ্চ-তাপমাত্রা বর্তমান চ্যানেল, উচ্চ-তাপমাত্রা নিরোধক এবং উচ্চ-তাপমাত্রা সুরক্ষা সহ ধাতব বাইপোলার প্লেট তৈরি করছেন। তারা ইন্টিগ্রেটেড ফ্যান এবং মোটর সহ জ্বালানী প্রসেসর, স্টিম কনডেনসার, প্রিহিটার এবং কুলিং মডিউলগুলির জন্য নিয়ন্ত্রণ পদ্ধতি এবং নকশাগুলিও বিকাশ করে। সিস্টেমের বিভিন্ন অংশে হাইড্রোজেন, কার্বনাসিয়াস তরল, ডিওনাইজড জল এবং বায়ু পরিবহনের জন্য সমাধানগুলি বিকাশ করা অব্যাহত রয়েছে। ডানার পরিস্রাবণ গোষ্ঠী জ্বালানী কোষ সিস্টেমের বায়ু প্রবেশের জন্য ফিল্টার তৈরি করে।

এটা স্বীকৃত যে হাইড্রোজেন ভবিষ্যতের জ্বালানী। এটি ব্যাপকভাবে বিশ্বাস করা হয় যে জ্বালানী কোষগুলি অবশেষে স্বয়ংচালিত শিল্পে একটি উল্লেখযোগ্য প্রভাব ফেলবে।

এয়ার কন্ডিশনার সিস্টেম এবং অন্যান্য ইলেকট্রনিক্সের জন্য সহায়ক জ্বালানী কোষ সহ গাড়ি এবং ট্রাকগুলি শীঘ্রই রাস্তায় আঘাত করবে বলে আশা করা হচ্ছে৷

ভাত। একটি গাড়িতে জ্বালানী কোষ (

পেটেন্ট RU 2267833 এর মালিক:

উদ্ভাবনটি স্বয়ংচালিত শিল্প, জাহাজ নির্মাণ, শক্তি, রাসায়নিক এবং ইলেক্ট্রোকেমিক্যাল শিল্পের সাথে সম্পর্কিত, বিশেষ করে ক্লোরিন তৈরির জন্য ইলেক্ট্রোলাইসিসে, এবং একটি ঝিল্লি-ইলেক্ট্রোড ইউনিট সহ জ্বালানী কোষ উৎপাদনে ব্যবহার করা যেতে পারে। উদ্ভাবনের প্রযুক্তিগত ফলাফল হল কার্যকারিতা প্রসারিত করা, বাইপোলার প্লেট এবং সামগ্রিকভাবে ফুয়েল সেলের কার্যকারিতা বৈশিষ্ট্য এবং বৈশিষ্ট্যগুলি উন্নত করা, 0.3 থেকে 2.0 পর্যন্ত প্রোট্রুশন উচ্চতা সহ নির্বিচারে আকারের বর্তমান-বহনকারী প্রোট্রুশন সহ বাইপোলার প্লেট প্রাপ্ত করা। মিমি, সেইসাথে রিএজেন্ট পরিবহনের দক্ষতা বৃদ্ধি এবং প্রতিক্রিয়া পণ্য অপসারণ, প্রযুক্তিগত লোডের সাথে পরিধি বরাবর জারা প্রতিরোধ ক্ষমতা বৃদ্ধি করে, যা একটি কার্যকরী লোডযুক্ত কেন্দ্রীয় বৈদ্যুতিক পরিবাহী অংশের সাথে একক সমগ্র গঠন করে। একটি বাইপোলার প্লেট যাতে গর্ত সহ পেরিফেরাল অংশ এবং একটি কেন্দ্রীয় অংশ নির্বিচারে আকৃতির বর্তমান-বহনকারী প্রোট্রুশন সহ, যার শীর্ষগুলি পেরিফেরাল অংশগুলির সাথে একই সমতলে অবস্থিত, যখন বর্তমান-বহনকারী প্রোট্রুশনগুলি একটি প্রদত্ত বেস এলাকা দিয়ে তৈরি করা হয়। , 0.5-3.0 মিমি গোড়ায় একটি হ্রাস ব্যাস, 0.3 থেকে 2.0 মিমি উচ্চতা এবং বর্তমান-বহনকারী প্রোট্রুশনগুলির কেন্দ্রগুলির মধ্যে একটি পিচ সহ 1.0-4.0 মিমি। একটি বাইপোলার প্লেট তৈরির পদ্ধতিতে একটি কার্বন ফিলারের সাথে একটি উদ্বায়ী দ্রাবকের সাথে একটি প্রদত্ত কম্পোজিশনের একটি থার্মোসেটিং রজন প্রস্তুত করা, রজন নিরাময় তাপমাত্রায় 15-20 MPa চাপে বারবার লোড করে মেশানো, শুকানো, অ্যানিলিং এবং চাপ দেওয়া জড়িত। . এই ক্ষেত্রে, মিশ্রণের থার্মোসেটিং তাপমাত্রার চেয়ে 50-60°C কম তাপমাত্রায় মিশ্রণটি অ্যানিল করা হয়। দ্রাবকের সাথে কার্বন পাউডারের মিশ্রণ প্রস্তুত করার সময়, কঠিন এবং তরল পর্যায়গুলির অনুপাত 1:3 থেকে 1:5 এর মধ্যে থাকে। একটি ফুঁক এজেন্ট 0.1-3% টিপে জন্য প্রাথমিক মিশ্রণের সংমিশ্রণে যোগ করা হয়। 2 n. এবং 6 বেতন f-ly, 3 অসুস্থ।

উদ্ভাবনটি স্বয়ংচালিত শিল্প, জাহাজ নির্মাণ, শক্তি, রাসায়নিক এবং ইলেক্ট্রোকেমিক্যাল শিল্পের সাথে সম্পর্কিত, বিশেষ করে ক্লোরিন তৈরির জন্য ইলেক্ট্রোলাইসিসে, এবং একটি ঝিল্লি-ইলেক্ট্রোড ইউনিট সহ জ্বালানী কোষ উৎপাদনে ব্যবহার করা যেতে পারে।

বাইপোলার প্লেটগুলি পরিচিত, কেন্দ্রীয় অংশের চারপাশে অবস্থিত কেন্দ্রীয় এবং পেরিফেরাল অংশ নিয়ে গঠিত। কেন্দ্রীয় অংশে, এক বা উভয় দিকে, অনুদৈর্ঘ্য সমান্তরাল গোলকধাঁধাগুলি বায়বীয় বিকারকগুলির প্রবাহ বিতরণ করার জন্য অবস্থিত, যা নিজেদের মধ্যে কার্যকরী কারেন্ট-বহনকারী প্রোট্রুশন গঠন করে একই সমতলে অবস্থিত শীর্ষগুলির সাথে, একটি কেন্দ্রীয় এবং দুটি তির্যক ছিদ্র সঞ্চালনের জন্য। এবং ইলেক্ট্রোলাইট প্রবাহ বিতরণ। প্লেটগুলির পেরিফেরাল অংশগুলিতে তাদের প্যাকেজে একত্রিত করার জন্য গর্ত রয়েছে। পেরিফেরাল এবং কেন্দ্রীয় অংশগুলি কেন্দ্রীয় অংশের ঘের বরাবর একটি সিলিং উপাদান দ্বারা পৃথক করা হয়। অধিকন্তু, বায়বীয় বিকারক প্রবাহের সংগঠিত বন্টনের জন্য, অনুদৈর্ঘ্য সমান্তরাল খাঁজ, সেইসাথে কার্যকরী কারেন্ট-বহনকারী প্রোট্রুশনগুলির কেন্দ্রীয় ছিদ্র থেকে পেরিফেরাল গর্ত পর্যন্ত একটি গোলকধাঁধা দিক রয়েছে বা এর বিপরীতে, Schunk KOHLNSTOFF GG-এর বিজ্ঞাপনের ক্যাটালগ দেখুন। .

পরিচিত বাইপোলার ফুয়েল সেল প্লেটগুলির অসুবিধাগুলি হল বিকারকগুলির পরিবহনের দক্ষতা হ্রাস এবং ছিদ্রযুক্ত বর্তমান সংগ্রাহকের রক্ষিত অঞ্চলে প্রতিক্রিয়া পণ্যগুলি অপসারণ এবং ফলস্বরূপ, জ্বালানী কোষ কোষের বর্তমান ঘনত্ব হ্রাস। একটি প্রদত্ত ভোল্টেজে, জ্বালানী কোষের তাপমাত্রা এবং/অথবা সিস্টেমের জলের ভারসাম্যের ওঠানামার সময় ঘনীভূত জলের ফোঁটা দিয়ে চ্যানেলগুলিকে অবরুদ্ধ করার সম্ভাবনা, যা রিএজেন্টগুলির পরিবহনের দক্ষতা হ্রাসের দিকে পরিচালিত করে এবং এই চ্যানেলগুলির মাধ্যমে প্রতিক্রিয়া পণ্য অপসারণ এবং ফলস্বরূপ, একটি প্রদত্ত ভোল্টেজে জ্বালানী কোষ কোষের বর্তমান ঘনত্ব হ্রাস।

বাইপোলার প্লেট তৈরির জন্য একটি পরিচিত পদ্ধতি রয়েছে, যার মধ্যে একটি উদ্বায়ী দ্রাবকের একটি নির্দিষ্ট কম্পোজিশনের থার্মোসেটিং রজনের মিশ্রণ তৈরি করা, প্রস্তুত দ্রবণের সাথে কার্বন ফিলারকে একজাত, শুকানো, চাপ দেওয়া এবং থার্মোসেটিং পর্যন্ত মিশ্রিত করা (ইউএস পেটেন্ট অ্যাপ্লিকেশন নং। US 2002/0037448 A1 তারিখ 28 মার্চ, 2002, MKI N 01 M 8/02; N 01 V 1/4; N 01 V 1/20)।

এই পরিচিত পদ্ধতির অসুবিধা হল যে থার্মোসেটিং একযোগে বাহিত হয় না, কিন্তু পণ্য টিপে পরে। এছাড়াও, মিশ্রণের কম-তাপমাত্রা শুকানোর ফলে বাইন্ডার থেকে প্রচুর পরিমাণে উদ্বায়ী উপাদান অপসারণ নিশ্চিত হয় না, যা বাইপোলার প্লেটের উপাদানগুলিতে মাইক্রোভলিউমগুলিকে চাপে না দেওয়ার দিকে পরিচালিত করে, বিশেষত বর্তমান-বহনকারী প্রোট্রুশনগুলির জায়গায়। যেটি অনুঘটক স্তরের সাথে বর্তমান সংগ্রাহকের বৈদ্যুতিক যোগাযোগ এবং যান্ত্রিক চাপ নিশ্চিত করতে পরিবেশন করে, যা জ্বালানী কোষের সমাবেশ এবং পরিচালনার সময় কাজের চাপের প্রভাবে প্রোট্রুশনের গোড়ায় ত্রুটিপূর্ণ স্থান গঠন এবং পরবর্তীটির ধ্বংসের দিকে পরিচালিত করে। ব্যাটারি.

নিকটতম প্রযুক্তিগত সমাধান হল বাইপোলার প্লেট এবং তাদের তৈরির একটি পদ্ধতি, কেন্দ্রীয় অংশের বিপরীতে অবস্থিত কেন্দ্রীয় এবং পেরিফেরাল অংশগুলি নিয়ে গঠিত। কেন্দ্রীয় অংশে, এক বা উভয় দিকে, বায়বীয় বিকারকগুলির প্রবাহ বিতরণ করার জন্য, অনুদৈর্ঘ্য সমান্তরাল খাঁজ রয়েছে, যা প্লেটগুলির পেরিফেরাল অংশগুলির সমতলে অবস্থিত শীর্ষগুলির সাথে একে অপরের সাথে কারেন্ট-বহনকারী প্রোট্রুশন গঠন করে এবং তাদের সংযুক্ত করে। . প্লেটগুলির পেরিফেরাল অংশগুলিতে গর্তগুলির মধ্য দিয়ে থাকে, যা, সংলগ্ন প্লেটগুলির সাথে একটি প্যাকেজে একত্রিত হওয়ার পরে, ইলেক্ট্রোলাইট প্রবাহের সঞ্চালন এবং বিতরণকে উন্নত করতে অনুদৈর্ঘ্য চ্যানেল তৈরি করে। বাইপোলার প্লেট তৈরির পদ্ধতির মধ্যে রয়েছে গুঁড়ো কার্বন-গ্রাফাইট উপাদান এবং একটি জারা-প্রতিরোধী থার্মোপ্লাস্টিক বাইন্ডার মিশ্রিত করা, পাউডার মিশ্রণটিকে 14500 kPa-তে ছাঁচে ঠান্ডা করা, 150°C তাপমাত্রায় গরম করা, 2000 kPa-তে চাপ কমানো, তাপমাত্রা বাড়ানো। 205°C, চাপকে 14500 kPa-এ ফিরিয়ে আনে, চাপ এবং তাপমাত্রা ধীরে ধীরে হ্রাসের চূড়ান্ত পর্যায়ে। পেটেন্ট RU নং 2187578 C2, MPK 7 C 25 V 9/04, 9/00 এর বিবরণ দেখুন।

পরিচিত বাইপোলার প্লেটগুলির অসুবিধাগুলি হল শুধুমাত্র একটি ছোট অংশে অভিন্ন প্রবাহ বন্টন, যা মধ্যবর্তী অংশের দৈর্ঘ্য দ্বারা নির্ধারিত হয় এবং অনুদৈর্ঘ্য সমান্তরাল খাঁজের সংখ্যা দ্বারা নির্ধারিত গ্যাসীয় বিকারক প্রবাহের বন্টনের জন্য সীমিত স্থান। বাইপোলার প্লেট তৈরির জন্য পরিচিত পদ্ধতির অসুবিধা হ'ল জটিল উত্পাদন প্রযুক্তি, যা বর্তমান-বহনকারী প্রোট্রুশন গঠনের দক্ষতা এবং অতিরিক্ত ব্যয়ের হ্রাস ঘটায়।

উদ্ভাবনের প্রযুক্তিগত ফলাফল হল কার্যকারিতা প্রসারিত করা, বাইপোলার প্লেট এবং সামগ্রিকভাবে ফুয়েল সেলের কার্যকারিতা বৈশিষ্ট্য এবং বৈশিষ্ট্যগুলি উন্নত করা, 0.3 থেকে 2.0 পর্যন্ত প্রোট্রুশন উচ্চতা সহ নির্বিচারে আকারের বর্তমান-বহনকারী প্রোট্রুশন সহ বাইপোলার প্লেট প্রাপ্ত করা। মিমি, সেইসাথে রিএজেন্ট পরিবহনের দক্ষতা বৃদ্ধি এবং প্রতিক্রিয়া পণ্য অপসারণ, প্রযুক্তিগত লোডের সাথে পরিধি বরাবর জারা প্রতিরোধ ক্ষমতা বৃদ্ধি করে, যা একটি কার্যকরী লোডযুক্ত কেন্দ্রীয় বৈদ্যুতিক পরিবাহী অংশের সাথে একক সমগ্র গঠন করে। প্রযুক্তিগত ফলাফল এই সত্য দ্বারা অর্জন করা হয় যে একটি বাইপোলার প্লেটে গর্ত সহ পেরিফেরাল অংশ এবং কারেন্ট-বহনকারী প্রোট্রুশন সহ একটি কেন্দ্রীয় অংশ, যার শীর্ষগুলি পেরিফেরাল অংশগুলির মতো একই সমতলে অবস্থিত, বর্তমান-বহনকারী প্রোট্রুশনগুলি একটি প্রদত্ত জ্যামিতিক বেস এলাকা দিয়ে তৈরি, 0.5 -3.0 মিমি গোড়ায় একটি হ্রাস ব্যাস, 0.3 থেকে 2.0 মিমি উচ্চতা এবং কারেন্ট-বহনকারী প্রোট্রুশন 1.0-4.0 মিমি কেন্দ্রের মধ্যে একটি পিচ সহ, একটি বেস দিয়ে তৈরি একটি বৃত্ত বা বর্গক্ষেত্র, বা আয়তক্ষেত্র, বা উপবৃত্ত, বা রম্বস, বা ট্র্যাপিজিয়াম, বা এর সংমিশ্রণ, কারেন্ট-বহনকারী প্রোট্রুশনগুলি একটি কাটা পিরামিড, বা সিলিন্ডার, বা শঙ্কু, বা পিরামিডের আকারে তৈরি করা হয়; কারেন্ট-বহনকারী প্রোট্রুশনগুলি প্রিজমের আকারে 0.5-3.0 মিমি, 0.3 থেকে 2.0 মিমি উচ্চতা এবং 1.0-4.0 কারেন্ট-বহনকারী প্রোট্রুশনের কেন্দ্রগুলির মধ্যে একটি পিচ সহ একটি হ্রাস ব্যাস সহ তৈরি করা হয় মিমি, যেখানে বর্তমান-বহনকারী প্রোট্রুশনগুলি এলোমেলোভাবে বা সুশৃঙ্খলভাবে, বা চেকারবোর্ডে, বা রম্বিক, বা বৃত্তাকার, বা সর্পিল, বা তাদের বিন্যাসের গোলকধাঁধায় অবস্থিত, এবং বাইপোলার প্লেট তৈরির পদ্ধতিতে, যার মধ্যে একটি মিশ্রণ প্রস্তুত করা একটি উদ্বায়ী দ্রাবকের মধ্যে একটি প্রদত্ত কম্পোজিশনের থার্মোসেটিং রজন, একটি কার্বন ফিলার প্রবর্তন করে এবং একজাত না হওয়া পর্যন্ত মিশ্রিত করা হয়, শুকানো, টিপে এবং থার্মোসেটিং, চাপ দেওয়ার আগে মিশ্রণটি শুকিয়ে যায় এবং থার্মোসেটিং থেকে 50-60 ডিগ্রি সেলসিয়াস কম তাপমাত্রায় অ্যানিলিং করা হয়। মিশ্রণের তাপমাত্রা, এবং চাপ 15-20 MPa চাপে বারবার লোড করার মাধ্যমে বাহিত হয়, একই সময়ে মিশ্রণটি শক্ত না হওয়া পর্যন্ত গরম করা হয়, অ্যানিলিং 10.0-15.0 ঘন্টা এবং পরবর্তীতে তাপমাত্রায় ধীরে ধীরে বৃদ্ধির সাথে বাহিত হয়। এই তাপমাত্রায় 1.0-2.0 ঘন্টা ধরে রাখা, এবং প্রেসিং ইউনিটের কার্যকারী বডির তাপমাত্রায় চাপ দেওয়া হয় অ্যানিলিং তাপমাত্রার চেয়ে 1.5-2.0 গুণ বেশি, কার্বনের মিশ্রণ তৈরি করার সময় "t:l" অনুপাত। থার্মোসেটিং রজনের দ্রাবক সহ পাউডারগুলি 1:3 থেকে 1:5 পর্যন্ত পরিসরে নির্বাচন করা হয়, চাপ দেওয়ার জন্য প্রাথমিক মিশ্রণের সংমিশ্রণে 0.1-3.0% ব্লোয়িং এজেন্ট যোগ করা হয়।

এটি জ্বালানী কোষ কোষের পৃষ্ঠের উপর রিএজেন্টগুলির অভিন্ন বন্টন এবং প্রতিক্রিয়া পণ্যগুলির দক্ষ অপসারণ নিশ্চিত করবে এবং ফলস্বরূপ, একটি প্রদত্ত ভোল্টেজে জ্বালানী কোষ কোষে বর্তমান ঘনত্ব বৃদ্ধি করবে।

বাইপোলার প্লেট তৈরির পদ্ধতিতে, যার মধ্যে একটি নির্দিষ্ট কম্পোজিশনের থার্মোসেটিং রজনের মিশ্রণ একটি উদ্বায়ী দ্রাবক তৈরি করা, একটি কার্বন ফিলার প্রবর্তন করা এবং একজাত, শুকানো, টিপে এবং থার্মোসেটিং না হওয়া পর্যন্ত মিশ্রিত করা অন্তর্ভুক্ত, মিশ্রণটি চাপার আগে শুকিয়ে যায়। , মিশ্রণের থার্মোসেটিং তাপমাত্রার চেয়ে 50-60°C কম তাপমাত্রায় অ্যানিলিং দ্বারা অনুসরণ করা হয় এবং মিশ্রণের নিরাময়ের সাথে সামঞ্জস্যপূর্ণ গরম করার সাথে একই সাথে 15-20 MPa চাপে বারবার লোড করার মাধ্যমে চাপ দেওয়া হয়। এই ক্ষেত্রে, অ্যানিলিং 10.0-15.0 ঘন্টার জন্য তাপমাত্রায় ক্রমবর্ধমান বৃদ্ধির সাথে বাহিত হয় এবং পরবর্তীকালে এই তাপমাত্রায় 1.0-2.0 ঘন্টা ধরে রাখা হয় এবং প্রেসিং ইউনিটের ওয়ার্কিং বডির তাপমাত্রা 1.5-তে চাপ দেওয়া হয়। অ্যানিলিং তাপমাত্রার চেয়ে 2.0 গুণ বেশি। থার্মোসেটিং রজন দ্রাবক (অ্যাসিটোন) দিয়ে কার্বন পাউডারের মিশ্রণ তৈরি করার সময় "t:l" (কঠিন এবং তরল পর্যায়) অনুপাত 1:2 থেকে 1:5 পর্যন্ত পরিবর্তিত হয় এবং 0.1-3 কম্পোজিশনে যোগ করা হয়। চাপার জন্য প্রাথমিক মিশ্রণের 0% (wt.) ব্লোয়িং এজেন্ট।

একটি থার্মোসেটিং রজন ব্যবহার করার প্রয়োজনীয়তা একটি থার্মোপ্লাস্টিক বাইন্ডারে কার্বন-ধারণকারী বিপি চাপার সময় কারেন্ট-বহনকারী প্রোট্রুশনগুলির ক্ষেত্রগুলির যথাযথ কম্প্যাকশনের অভাবের পরীক্ষামূলকভাবে প্রতিষ্ঠিত সত্যের কারণে ঘটে, যা বর্তমান-বহনকারীর দুর্বল আনুগত্যে প্রকাশ করা হয়েছিল। প্লেট এবং তাদের বিচ্ছিন্নতা শরীরের protrusions. চাপার জন্য মিশ্রণে যেকোন কম্পোজিশনের থার্মোসেটিং রজনের উপস্থিতি এই ক্ষেত্রে ত্রুটি-মুক্ত কারেন্ট-বহনকারী প্রোট্রুশন এবং বিপি তৈরি করা সম্ভব করে তোলে সিন্টারিং মেকানিজম অনুসারে একটি তরল ফেজ অবিরত থাকা সত্ত্বেও এটির উপস্থিতির পরেই অদৃশ্য হয়ে যায়। গরম করার.

বাইপোলার প্লেটের সময় ঘটে যাওয়া প্রধান ক্রিয়াকলাপের ক্রমটি নিম্নরূপ: মিশ্রণটি প্রস্তুত করার সময় কার্বন ফিলার কণাগুলির পৃষ্ঠে একটি পলিমার থার্মোসেটিং বাইন্ডারের একটি পাতলা স্তর তৈরি করা, এর শুকানো এবং পরবর্তী অ্যানিলিং, মিশ্রণের সংমিশ্রণ, কণা ফিলারে বাইন্ডারের স্তর গলে যাওয়ার কারণে একটি তরল পর্যায়ের উপস্থিতি, তরল-ফেজ সিন্টারিংয়ের সংকোচনের বৈশিষ্ট্য, বাইন্ডারের থার্মোসেটিং এবং সামগ্রিকভাবে পণ্যটির কারণে পণ্যটির আরও কম্প্যাকশন।

চাপ দেওয়ার আগে অ্যানিলিংয়ের প্রয়োজনীয়তা হল বিপুল সংখ্যক উদ্বায়ী উপাদানের সংমিশ্রণে উপস্থিতির কারণে যা কার্যকর চাপে হস্তক্ষেপ করে। একটি উচ্চ অ্যানিলিং তাপমাত্রা মিশ্রণের পৃথক মাইক্রোভলিউমগুলিতে বাইন্ডারের অকাল শক্ত হওয়ার অবাঞ্ছিত প্রক্রিয়ার দিকে নিয়ে যেতে পারে এবং নিম্ন তাপমাত্রার অ্যানিলিং অকার্যকর হতে পারে।

একটি গুরুত্বপূর্ণ পরামিতি হল চাপ চাপ। কার্বন বিচ্ছুরিত ফিলার এবং একটি থার্মোসেটিং বাইন্ডারের মিশ্রণের জন্য, চাপের চাপ নির্দিষ্ট ধরণের ফিলারের উপর নির্ভর করে এবং তরল বাইন্ডারটি মিশ্রণ থেকে 20 এমপিএ ছেঁকে ফেলার মানের বেশি হওয়া উচিত নয়। নিম্ন চাপের চাপ (15 MPa-এর কম) BP এর কার্যকর সিলিং প্রদান করে না, বিশেষ করে বর্তমান-বহনকারী প্রোট্রুশনের ক্ষেত্রে।

নিরাময়ের জন্য মিশ্রণের সাথে ছাঁচকে গরম করার সাথে সাথে একই সাথে চাপ দেওয়ার কাজটি প্লেট গঠনের সময় ঘটে যাওয়া ঘটনাগুলির উপরোক্ত ক্রমটির পর্যায় 4 বাস্তবায়ন করা সম্ভব করে তোলে।

বাইপোলার প্লেটের নকশা অঙ্কনগুলিতে চিত্রিত করা হয়েছে, যেখানে চিত্র 1 বাইপোলার প্লেটের একটি সাধারণ দৃশ্য দেখায় এবং চিত্র 2 হল A-A বরাবর প্লেটের একটি ক্রস-সেকশন যার আকারে তৈরি বর্তমান-বহনকারী প্রোট্রুশনগুলি, উদাহরণস্বরূপ, একটি সিলিন্ডার; চিত্র 3 হল A-A বরাবর প্লেটের একটি ক্রস-সেকশন যেখানে কারেন্ট-বহনকারী প্রোট্রুশন আকারে তৈরি হয়, উদাহরণস্বরূপ, একটি শঙ্কু বা পিরামিড।

বাইপোলার প্লেটে একটি কেন্দ্রীয় অংশ 1 এবং একটি পেরিফেরাল অংশ 2 থাকে। কেন্দ্রীয় অংশে প্রোট্রুশন 3 রয়েছে, যার শীর্ষগুলি পেরিফেরাল অংশের মতো একই সমতলে রয়েছে, যার উচ্চতা 0.3 থেকে 2 মিমি এবং গোড়ায় একটি ব্যাস। 0.5-3.0 মিমি। প্রোট্রুশনগুলি 1.0-4.0 মিমি পিচের সাথে উল্লম্বভাবে এবং অনুভূমিকভাবে একটি রৈখিক ক্রমে অবস্থিত এবং একটি বৃহত্তর বিকশিত এলাকা এবং গ্যাসীয় বিকারক প্রবাহের উত্তরণের পরিমাণ সহ সমস্ত দিকের ফলে চাপ (চাপ) বিতরণ করার অনুমতি দেয়। প্রোট্রুশনগুলির একটি চেকারবোর্ড, রম্বিক, বৃত্তাকার, সর্পিল বা গোলকধাঁধা ব্যবস্থা সম্ভব। এবং প্রোট্রুশনগুলি নিজেই একটি সিলিন্ডার, একটি কাটা পিরামিড, একটি প্রিজম এবং/অথবা একটি কাটা শঙ্কুর আকার ধারণ করতে পারে। এটি পরীক্ষামূলকভাবে প্রতিষ্ঠিত হয়েছিল যে প্রোট্রুশনগুলির প্রদত্ত ব্যাস, তাদের উচ্চতা এবং প্রোট্রুশনগুলির কেন্দ্রগুলির মধ্যে পিচের উপর নির্ভর করে, বর্তমান-বহনকারী প্রোট্রুশনগুলির সর্বোত্তম আকৃতি আলাদা হয়, কারণ তারা বিকারক প্রবাহ, তাপ স্থানান্তর দক্ষতা এবং বৈদ্যুতিক পরিবাহিতাকে অনুকূল করে তোলে। ভিন্ন পথ. সুতরাং, বিশেষ করে, 1 মিমি পিচের জন্য, সর্বোত্তম আকৃতিটি একটি কাটা পিরামিড। 0.5 মিমি একটি বেস ব্যাস সঙ্গে protrusions জন্য, সর্বোত্তম আকৃতি একটি উপবৃত্তাকার হয়। 0.3 মিমি উচ্চতা সহ বর্তমান-বহনকারী প্রোট্রুশনগুলির জন্য, সর্বোত্তম আকৃতিটি একটি সিলিন্ডার। নির্দিষ্ট অপারেটিং মোডগুলির জন্য (বর্তমান শক্তি, ভোল্টেজ, বিকারক প্রবাহ, কোষের আকার, ইত্যাদি), বর্তমান-বহনকারী প্রোট্রুশনগুলির সর্বোত্তম আকৃতি এবং তাদের জ্যামিতিক মাত্রাগুলির নির্বাচন পৃথকভাবে করা হয়।

বাইপোলার প্লেট নিম্নরূপ তৈরি করা হয়।

কার্বন বিচ্ছুরিত উপাদানগুলির সংমিশ্রণ একটি নির্দিষ্ট পরিমাণ থার্মোসেট রজন দ্রবণের সাথে একটি সমজাতীয় মিশ্রণ তৈরি করতে মিশ্রিত হয়। কার্বন বিচ্ছুরিত উপাদান হতে পারে গ্রাফাইট, কাঁচ, কাটা ফাইবার, চূর্ণ কোক ইত্যাদি। পর্যায়ক্রমিক নাড়ার সাথে, প্রস্তুত মিশ্রণটি প্রধান পরিমাণে উদ্বায়ী উপাদানগুলি অপসারণের জন্য ঘরের তাপমাত্রায় শুকানোর জন্য স্থাপন করা হয়। এইভাবে, একটি আধা-সমাপ্ত পণ্যের আকারে পাওয়া সম্ভব, উদাহরণস্বরূপ, বিপি উত্পাদনের পরবর্তী প্রক্রিয়ার জন্য গ্রানুলস। এরপরে, চাক্ষুষ পরিদর্শনের পরে, শুকনো মিশ্রণটি থার্মোসেটিং তাপমাত্রার চেয়ে 50-60°C কম তাপমাত্রায় অ্যানিল করা হয়। তারপর অ্যানিলড মিশ্রণটিকে একটি ছাঁচে 15-20 MPa চাপে চাপানো হয়, যার খোঁচাগুলি রিসেস দিয়ে তৈরি করা হয় যা চাপা এবং নিরাময়ের সময় কারেন্ট-বহনকারী প্রোট্রুশন তৈরি করে। একই সাথে চাপ দেওয়ার সাথে, মিশ্রণের সাথে ছাঁচটি অ্যানিলিং তাপমাত্রা থেকে নিরাময় তাপমাত্রায় উত্তপ্ত হয়। নিরাময় তাপমাত্রায় 0.5-1 ঘন্টা ধরে রাখার পরে, ছাঁচটি প্রেস থেকে সরানো হয় এবং বাতাসে শীতল করা হয় এবং তারপরে একটি বিশেষ ডিভাইস ব্যবহার করে চাপ দেওয়া হয়।

বাইপোলার প্লেটের একটি গুরুত্বপূর্ণ বৈশিষ্ট্য হল এর পৃষ্ঠের গঠন। জ্বালানী কোষের উচ্চতর বৈশিষ্ট্যগুলি পেতে, এটি পরামর্শ দেওয়া হয় যে যে পৃষ্ঠের সাথে কার্যকারী গ্যাসগুলি বর্তমান-বহনকারী প্রোট্রুশনগুলির মধ্যে চলে যায় তার একটি নির্দিষ্ট রুক্ষতা এবং মাইক্রোপোরোসিটি থাকে। এই ক্ষেত্রে, গ্যাসগুলির মধ্যে প্রতিক্রিয়ার ফলে গঠিত জল আংশিকভাবে কাছাকাছি-পৃষ্ঠের ছিদ্রগুলিতে জমা হয় এবং এর ফলে গ্যাসগুলির আর্দ্রতা বৃদ্ধি পায়, যা জ্বালানী কোষের নির্দিষ্ট শক্তি বৈশিষ্ট্যগুলিতে ইতিবাচক প্রভাব ফেলে। প্রস্তাবিত পদ্ধতি অনুসারে পৃষ্ঠ স্তরের কাঙ্ক্ষিত কাঠামোর গঠন, প্রোটোটাইপের বিপরীতে, এর কঠিন উপাদানের সাথে সম্পর্কিত 0.1-3.0% (ভর) চাপার জন্য প্রাথমিক মিশ্রণের সংমিশ্রণে প্রবর্তনের মাধ্যমে ঘটে। একটি ব্লোয়িং এজেন্টের মিশ্রণ ("টি") (অ্যামোনিয়াম কার্বনেট, পলিথিন গ্লাইকোল, পলিথিন)। জল বৃষ্টিপাতের জন্য প্রাথমিক মিশ্রণে প্রবর্তিত ব্লোয়িং এজেন্ট বাইন্ডারের শক্ত হয়ে যাওয়াকে প্রভাবিত করে না এবং তাপ চিকিত্সার সময় পচন ধরে এবং শক্ত হওয়ার সময় চাপ দিয়ে প্লেটের একটি মাইক্রোপোরাস কাঠামো তৈরি করে এবং তাই কাছাকাছি-পৃষ্ঠের স্তর (গভীরতা পর্যন্ত) 1-2 μm)।

ছিদ্র-গঠনের এজেন্ট সামগ্রীকে 0.1%-এর কম কমাতে কার্যত পৃষ্ঠ স্তরের মাইক্রোপোরোসিটি এবং রুক্ষতার উপর কোনও প্রভাব ফেলে না এবং যান্ত্রিক শক্তি হ্রাস এবং সম্ভাব্য ঘটনার কারণে ছিদ্র-গঠনকারী উপাদানের পরিমাণ 3.0%-এর উপরে বাড়ানো অবাস্তব। প্লেটের ব্যাপ্তিযোগ্যতার মাধ্যমে।

একটি বাইপোলার প্লেট তৈরির পদ্ধতি নিম্নলিখিত উদাহরণ দ্বারা চিত্রিত করা হয়েছে।

উদাহরণ 1. একটি পাওয়ার সাপ্লাই তৈরির জন্য (নলাকার কারেন্ট-বহনকারী প্রোট্রুশনগুলি রৈখিকভাবে সাজানো, 0.5 মিমি ব্যাস, 0.5 মিমি উচ্চতা, 1.0 মিমি প্রোট্রুশনের কেন্দ্রগুলির মধ্যে দূরত্ব সহ) আকারের 100 × 100 মিমি, 7 মিমি পুরুত্ব এবং 115 ডি ওজন “s:l” = 1.33:3.00 অনুপাত সহ নিম্নলিখিত রচনাটির একটি মিশ্রণ প্রস্তুত করুন

গ্রাফাইট গ্রেড KS-10 - 98 গ্রাম

PM-100 কার্বন ব্ল্যাক - 1 গ্রাম

বেকেলাইট বার্নিশ ব্র্যান্ড LBS-1 - 34 গ্রাম

অ্যাসিটোন - 300 গ্রাম।

একটি পরিমাপের কাপে, নির্দিষ্ট পরিমাণ বেকেলাইট বার্নিশ এবং উদাহরণস্বরূপ, অ্যাসিটোন মিশ্রিত করুন যতক্ষণ না দ্রবণটি সমানভাবে রঙিন হয়। গ্রাফাইট পাউডার এবং কাঁচের একটি নমুনা একটি সমজাতীয় মিশ্রণ না পাওয়া পর্যন্ত শুষ্ক হয়। এর পরে, পাউডারের মিশ্রণ এবং বেকেলাইট বার্নিশ দ্রবণটি একটি মিশ্রণের পাত্রে রাখুন এবং একজাত না হওয়া পর্যন্ত যান্ত্রিকভাবে 5-10 মিনিটের জন্য মেশান। তারপরে একটি ফিউম হুডের ড্রাফ্টের নীচে মিশ্রণটিকে 12-15 ঘন্টার জন্য ঘরের তাপমাত্রায় শুকানোর জন্য রেখে দিন যতক্ষণ না এটি দৃশ্যমানভাবে শুকিয়ে যায়, পর্যায়ক্রমে মিশ্রণটি নাড়তে থাকুন যখন এটি শুকিয়ে যায় এবং একটি ধাতব জালের মাধ্যমে বড় (2-3 মিলিমিটারের বেশি) জমাট বেঁধে নিন। 2 মিমি একটি জাল আকার সঙ্গে. শুষ্ক মিশ্রণের একটি নমুনা একটি ছাঁচে ঢেলে দেওয়া হয়, ছাঁচটি ওভেনে রাখা হয় এবং 90 ডিগ্রি সেলসিয়াস তাপমাত্রায় 13.5-14 ঘন্টার জন্য উত্তপ্ত করা হয়, তারপরে এই তাপমাত্রায় 2 ঘন্টা ধরে রাখা হয়। তারপর, চার্জটি সরিয়ে দিন। ওভেনটি 170 ডিগ্রি সেলসিয়াসে উত্তপ্ত হাইড্রোলিক প্রেসে রাখুন। তারা 1-2 সেকেন্ডের জন্য ঝাঁকুনিতে (এটি লোডিং গতি) প্রেসটি আনুমানিক 22 টন শক্তির জন্য চাপ দেয়। প্রায় 5 সেকেন্ড ধরে রাখার পরে, বলটি আবার 22-25 টনে বেড়ে যায়। প্রেসের নীচে চার্জ ছেড়ে দিন 1 ঘন্টার জন্য, তারপরে ছাঁচটি প্রেস থেকে সরানো হয় এবং ঘরের তাপমাত্রায় ঠান্ডা হতে ছেড়ে দিন। ঠান্ডা হওয়ার পর, 4টি স্টিল ইজেক্টর ব্যবহার করে একটি ম্যানুয়াল স্ক্রু প্রেসে ছাঁচটি আনলোড করা হয়। পাওয়ার সাপ্লাইয়ের মানের চাক্ষুষ নিয়ন্ত্রণ প্লেটের পৃষ্ঠে স্ক্র্যাচ, ত্রুটি এবং ফাটলের অনুপস্থিতিকে নির্দেশ করে (বর্তমান-বহনকারী প্রোট্রুশনের এলাকা সহ), এলাকার মধ্যে সীমানায় বিদ্যুৎ সরবরাহের উপাদানের বিচ্ছিন্নকরণ। বর্তমান-বহনকারী প্রোট্রুশন এবং পাওয়ার সাপ্লাইয়ের ভিত্তি। শক্তি পরীক্ষার পরে প্লেটটি পরীক্ষা করার সময় (প্লেটটি স্টিলের প্লেটের মধ্যে স্থাপন করা হয় এবং 5 টন (চাপ 5 MPa) শক্তির সাথে সংকোচনের শিকার হয়, যা 1 ঘন্টার জন্য জ্বালানী কোষে কাজের শক্তির সাথে মিলে যায়), কোনও পরিবর্তন বা ত্রুটি পাওয়া গেছে। ভলিউম প্রতিরোধের মান ছিল 0.025 ওহম সেমি।

উদাহরণ 2. একটি বাইপোলার প্লেট একটি সংমিশ্রণ থেকে তৈরি করা হয় এবং উদাহরণ 1-এর মতো একটি পদ্ধতি ব্যবহার করে একটি ছেঁটে দেওয়া শঙ্কুর আকারে প্রোট্রুশনের আকারে ভিত্তিতে 3.0 মিমি, শীর্ষে 2.5 মিমি, উচ্চতায় 2.0 মিমি। প্রোট্রুশনের কেন্দ্রগুলির মধ্যে দূরত্ব 4 .0 মিমি।

শক্তি পরীক্ষার আগে এবং পরে, পৃষ্ঠের কোন ত্রুটি বা প্রোট্রুশন পাওয়া যায় না। ভলিউম প্রতিরোধের মান হল 0.030 ওহম সেমি।

উদাহরণ 3. একটি বাইপোলার প্লেট একটি কনফিগারেশনের সাথে এবং উদাহরণ 1 এর মতো একটি পদ্ধতি অনুসারে তৈরি করা হয়, তবে 31 গ্রাম পরিমাণে ফেডারেল স্টেট ইউনিটারি এন্টারপ্রাইজ স্টেট সায়েন্টিফিক সেন্টার "VIAM" দ্বারা উত্পাদিত epoxyphenol বাইন্ডার নং 560 একটি থার্মোসেটিং হিসাবে ব্যবহৃত হয়। বাইন্ডার

শক্তি পরীক্ষার আগে এবং পরে, পৃষ্ঠের কোন ত্রুটি বা প্রোট্রুশন পাওয়া যায় না। ভলিউম প্রতিরোধের মান হল 0.017 ওহম সেমি।

উদাহরণ 4. একটি বাইপোলার প্লেট একটি কনফিগারেশনের সাথে তৈরি করা হয় এবং উদাহরণ 1 এর মতো একটি পদ্ধতি অনুসারে, একটি ব্লোয়িং এজেন্ট - 3.5 গ্রাম (3.0 wt.%) পরিমাণে উচ্চ-ঘনত্বের পলিথিন পাউডার - প্রাথমিক মিশ্রণে যোগ করা হয় টিপে শক্তি পরীক্ষার আগে এবং পরে, পৃষ্ঠের কোন ত্রুটি বা প্রোট্রুশন পাওয়া যায় না। আয়তনের রোধের মান হল 0.028 ওহম সেমি। কাছাকাছি-পৃষ্ঠের স্তরের (100 µm গভীর পর্যন্ত), জল শোষণ দ্বারা পরিমাপ করা হয়, 2.8%।

উদাহরণ 5. একটি বাইপোলার প্লেট গঠন থেকে এবং উদাহরণ 9 এ বর্ণিত পদ্ধতি অনুসারে উদাহরণ 1 এর মতো একটি কনফিগারেশন দিয়ে তৈরি করা হয়।

শক্তি পরীক্ষার আগে, 10% পর্যন্ত ধ্বংস এবং ত্রুটিপূর্ণ প্রোট্রুশন পাওয়া গেছে, তারপরে ধ্বংস হওয়া প্রোট্রুশনের সংখ্যা প্রায় 30% ছিল। আয়তনের রোধের মান হল 0.025 ওহম সেমি।

উদাহরণ 6. একটি বাইপোলার প্লেট একটি কনফিগারেশনের সাথে তৈরি করা হয় এবং উদাহরণ 1 এর মতো একটি পদ্ধতি ব্যবহার করে (বর্তমান-বহনকারী প্রোট্রুশনগুলি রৈখিকভাবে সাজানো হয়) এবং নিম্নলিখিত অবস্থার অধীনে একটি জ্বালানী কোষ কোষে পরীক্ষা করা হয়:

ঝিল্লি - MF4-SK 135 মাইক্রন পুরু

অনুঘটক - Pt 40 /C পরিমাণে 2.5 mg/cm 2

জ্বালানী - হাইড্রোজেন 2 টি চাপে

অক্সিডাইজার - অক্সিজেন 3 টি চাপে

সেল অপারেটিং তাপমাত্রা - 85 ডিগ্রি সে

অ্যানোডে প্রতিক্রিয়া: H 2 → 2H + +2е -

ক্যাথোডে বিক্রিয়া: O 2 +4e - +4H + →2H 2 O

মোট প্রতিক্রিয়া: O 2 +2H 2 →2H 2 O

0.7 V এর ভোল্টেজে, সর্বাধিক বর্তমান ঘনত্ব হল 1.1 A/cm 2।

উদাহরণ 7. একটি বাইপোলার প্লেট একটি কনফিগারেশন এবং উদাহরণ 1 এর মতো পদ্ধতির সাথে তৈরি করা হয়, তবে বর্তমান-বহনকারী প্রোট্রুশনগুলি রম্বিকভাবে সাজানো হয় এবং উদাহরণ 6 এর মতো অবস্থার অধীনে একটি জ্বালানী কোষ কোষে পরীক্ষা করা হয়। 0.7 V এর ভোল্টেজে, সর্বোচ্চ বর্তমান ঘনত্ব হল 1.25 A/cm 2।

উদাহরণ 8. একটি বাইপোলার প্লেট একটি সংমিশ্রণ থেকে তৈরি করা হয় এবং উদাহরণ 1 এর অনুরূপ একটি পদ্ধতি অনুসারে, প্রোট্রুশনগুলি 2 মিমি ব্যাস, 1.5 মিমি উচ্চতা সহ কেন্দ্রগুলির মধ্যে দূরত্ব সহ একটি প্রিজমের আকারে তৈরি করা হয় 3.0 মিমি প্রোট্রুশনগুলির মধ্যে, এবং বর্তমান-বহনকারী প্রোট্রুশনগুলিকে রম্বিকভাবে সাজানো হয় এবং 6 উদাহরণের অনুরূপ পরিস্থিতিতে একটি কোষের জ্বালানী কোষে পরীক্ষা করা হয়। .

উদাহরণ 9. একটি বাইপোলার প্লেট একটি পরিচিত প্রযুক্তিগত সমাধানের অনুরূপ একটি কনফিগারেশনের সাথে তৈরি করা হয়, একটি রচনা থেকে এবং উদাহরণ 9 এ বর্ণিত পদ্ধতি অনুসারে, উদাহরণ 6 এর মতো অবস্থার অধীনে একটি জ্বালানী কোষের কোষে পরীক্ষা করা হয়। একটি ভোল্টেজে 0.7 V এর, সর্বাধিক বর্তমান ঘনত্ব ছিল 0.9 A/cm 2। এটি পরীক্ষামূলকভাবে প্রতিষ্ঠিত হয়েছে যে, প্রোট্রুশনগুলির প্রদত্ত ব্যাস, তাদের উচ্চতা এবং প্রোট্রুশনগুলির কেন্দ্রগুলির মধ্যে পিচের উপর নির্ভর করে, বর্তমান-বহনকারী প্রোট্রুশনগুলির সর্বোত্তম আকৃতি আলাদা হয়, কারণ তারা বিকারক প্রবাহ, তাপ স্থানান্তর দক্ষতা এবং বৈদ্যুতিক শক্তিকে অনুকূল করে তোলে। বিভিন্ন উপায়ে পরিবাহিতা। সুতরাং, বিশেষ করে, 1 মিমি পিচের জন্য, সর্বোত্তম আকৃতিটি একটি কাটা পিরামিড। 0.5 মিমি একটি বেস ব্যাস সঙ্গে protrusions জন্য, সর্বোত্তম আকৃতি একটি উপবৃত্তাকার হয়। 0.3 মিমি উচ্চতা সহ বর্তমান-বহনকারী প্রোট্রুশনগুলির জন্য, সর্বোত্তম আকৃতিটি একটি সিলিন্ডার। নির্দিষ্ট অপারেটিং মোডগুলির জন্য (বর্তমান শক্তি, ভোল্টেজ, বিকারক প্রবাহ, কোষের আকার, ইত্যাদি), বর্তমান-বহনকারী প্রোট্রুশনগুলির সর্বোত্তম আকৃতি এবং তাদের জ্যামিতিক মাত্রাগুলির নির্বাচন পৃথকভাবে করা হয়।

উদ্ভাবনটি কার্যকারিতা প্রসারিত করা, বাইপোলার প্লেট এবং সামগ্রিকভাবে ফুয়েল সেলের অপারেশনাল বৈশিষ্ট্য এবং বৈশিষ্ট্যগুলিকে উন্নত করা এবং 0.3 থেকে 2.0 মিমি পর্যন্ত প্রোট্রুশন উচ্চতা সহ নির্বিচারে আকারের বর্তমান-বহনকারী প্রোট্রুশন সহ বাইপোলার প্লেটগুলি অর্জন করা সম্ভব করে তোলে, পাশাপাশি বিকারক পরিবহন এবং অপসারণ প্রতিক্রিয়া পণ্যগুলির দক্ষতা বৃদ্ধি করে, প্রযুক্তিগত লোডের সাথে পরিধি বরাবর ক্ষয় প্রতিরোধ ক্ষমতা বৃদ্ধি করে, যা একটি কার্যকরী লোডযুক্ত কেন্দ্রীয় বৈদ্যুতিক পরিবাহী অংশের সাথে একক সমগ্র গঠন করে।

1. জ্বালানী কোষের জন্য একটি বাইপোলার প্লেট, যেখানে ছিদ্র সহ পেরিফেরাল অংশ এবং কারেন্ট-বহনকারী প্রোট্রুশন সহ একটি কেন্দ্রীয় অংশ থাকে, যার শীর্ষগুলি পেরিফেরাল অংশগুলির মতো একই সমতলে অবস্থিত, বৈশিষ্ট্যযুক্ত যে বর্তমান-বহনকারী প্রোট্রুশনগুলি 0.5 -3.0 মিমি, উচ্চতা 0.3 থেকে 2.0 মিমি এবং কারেন্ট-বহনকারী প্রোট্রুশনের কেন্দ্রগুলির মধ্যে 1.0-4.0 মিমি পিচ সহ একটি প্রদত্ত বেস এলাকা দিয়ে তৈরি করা হয়েছে।

2. দাবি 1 অনুসারে বাইপোলার প্লেট, বৈশিষ্ট্যযুক্ত যে বর্তমান-বহনকারী প্রোট্রুশনগুলি একটি বৃত্ত, বা একটি বর্গক্ষেত্র, বা একটি আয়তক্ষেত্র, বা একটি উপবৃত্ত, বা একটি রম্বস, বা একটি ট্র্যাপিজয়েড, বা এর সংমিশ্রণ।

2020 সালের মধ্যে ফুয়েল সেল যানবাহনকে ব্যবহারিক এবং জ্বালানি সাশ্রয়ী করতে হাইড্রোজেন ফুয়েল সেল, অবকাঠামো এবং প্রযুক্তির উন্নয়নের লক্ষ্যে মার্কিন যুক্তরাষ্ট্রের বেশ কয়েকটি উদ্যোগ রয়েছে। এসব কাজের জন্য বরাদ্দ করা হয়েছে এক বিলিয়ন ডলারেরও বেশি।

জ্বালানী কোষ পরিবেশকে দূষিত না করে শান্তভাবে এবং দক্ষতার সাথে বিদ্যুৎ উৎপন্ন করে। জীবাশ্ম জ্বালানি ব্যবহার করে এমন শক্তির উত্সগুলির বিপরীতে, জ্বালানী কোষের উপজাতগুলি হল তাপ এবং জল। কিভাবে এটা কাজ করে?

এই নিবন্ধে আমরা সংক্ষিপ্তভাবে আজকের বিদ্যমান জ্বালানি প্রযুক্তিগুলির প্রতিটির দিকে নজর দেব, সেইসাথে জ্বালানী কোষগুলির নকশা এবং পরিচালনা সম্পর্কে কথা বলব এবং শক্তি উৎপাদনের অন্যান্য রূপগুলির সাথে তাদের তুলনা করব। ভোক্তাদের জন্য জ্বালানী কোষগুলিকে ব্যবহারিক এবং সাশ্রয়ী করতে গবেষকরা যে বাধাগুলির মুখোমুখি হন আমরা সেগুলি নিয়েও আলোচনা করব।

জ্বালানী কোষ হয় ইলেক্ট্রোকেমিক্যাল শক্তি রূপান্তর ডিভাইস. একটি জ্বালানী কোষ রাসায়নিক পদার্থ, হাইড্রোজেন এবং অক্সিজেনকে পানিতে রূপান্তর করে, প্রক্রিয়ায় বিদ্যুৎ উৎপন্ন করে।

আরেকটি ইলেক্ট্রোকেমিক্যাল ডিভাইস যা আমরা সবাই খুব পরিচিত তা হল ব্যাটারি। ব্যাটারিতে প্রয়োজনীয় সমস্ত রাসায়নিক উপাদান রয়েছে এবং এই পদার্থগুলিকে বিদ্যুতে রূপান্তরিত করে। এর মানে হল যে ব্যাটারি শেষ পর্যন্ত মারা যায় এবং আপনি হয় এটি ফেলে দেন বা আবার চার্জ করেন।

একটি জ্বালানী কোষে, রাসায়নিকগুলি ক্রমাগত এতে খাওয়ানো হয় যাতে এটি কখনই "মৃত্যু" না হয়। যতক্ষণ রাসায়নিক উপাদানটি প্রবেশ করবে ততক্ষণ বিদ্যুৎ উৎপন্ন হবে। বর্তমানে ব্যবহৃত বেশিরভাগ জ্বালানী কোষ হাইড্রোজেন এবং অক্সিজেন ব্যবহার করে।

হাইড্রোজেন আমাদের গ্যালাক্সিতে সবচেয়ে বেশি পরিমাণে উপাদান। যাইহোক, হাইড্রোজেন কার্যত পৃথিবীতে তার মৌলিক আকারে বিদ্যমান নেই। প্রকৌশলী এবং বিজ্ঞানীদের অবশ্যই জীবাশ্ম জ্বালানী বা জল সহ হাইড্রোজেন যৌগ থেকে বিশুদ্ধ হাইড্রোজেন আহরণ করতে হবে। এই যৌগগুলি থেকে হাইড্রোজেন আহরণ করতে, আপনাকে তাপ বা বিদ্যুতের আকারে শক্তি ব্যয় করতে হবে।

জ্বালানী কোষের উদ্ভাবন

স্যার উইলিয়াম গ্রোভ 1839 সালে প্রথম জ্বালানী কোষ আবিষ্কার করেন। গ্রোভ জানতেন যে জলকে হাইড্রোজেন এবং অক্সিজেনে বিভক্ত করা যেতে পারে এর মধ্য দিয়ে বৈদ্যুতিক প্রবাহের মাধ্যমে (একটি প্রক্রিয়া যাকে বলা হয় তড়িৎ বিশ্লেষণ) তিনি পরামর্শ দেন যে বিপরীত ক্রমে বিদ্যুৎ ও পানি পাওয়া সম্ভব হবে। তিনি একটি আদিম জ্বালানী কোষ তৈরি করেন এবং এটিকে ডাকেন গ্যাস গ্যালভানিক ব্যাটারি. তার নতুন আবিষ্কার নিয়ে পরীক্ষা-নিরীক্ষা করার পর, গ্রোভ তার অনুমান প্রমাণ করেন। পঞ্চাশ বছর পরে, বিজ্ঞানী লুডভিগ মন্ড এবং চার্লস ল্যাঙ্গার এই শব্দটি তৈরি করেছিলেন জ্বালানি কোষবিদ্যুৎ উৎপাদনের জন্য একটি বাস্তব মডেল তৈরি করার চেষ্টা করার সময়।

ফুয়েল সেলটি শহুরে পাওয়ার প্লান্টে গ্যাস টারবাইন, গাড়ির অভ্যন্তরীণ দহন ইঞ্জিন এবং সব ধরণের ব্যাটারি সহ আরও অনেক শক্তি রূপান্তর ডিভাইসের সাথে প্রতিদ্বন্দ্বিতা করবে। অভ্যন্তরীণ দহন ইঞ্জিনগুলি, যেমন গ্যাস টারবাইন, বিভিন্ন ধরণের জ্বালানী পোড়ায় এবং যান্ত্রিক কাজ সম্পাদনের জন্য গ্যাসের প্রসারণের ফলে সৃষ্ট চাপ ব্যবহার করে। ব্যাটারি প্রয়োজনের সময় রাসায়নিক শক্তিকে বৈদ্যুতিক শক্তিতে রূপান্তর করে। জ্বালানী কোষগুলিকে এই কাজগুলি আরও দক্ষতার সাথে সম্পাদন করতে হবে।

ফুয়েল সেল ডিসি (সরাসরি কারেন্ট) ভোল্টেজ সরবরাহ করে যা বৈদ্যুতিক মোটর, লাইট এবং অন্যান্য বৈদ্যুতিক সরঞ্জামগুলিকে পাওয়ার জন্য ব্যবহার করা যেতে পারে।

বিভিন্ন ধরণের জ্বালানী কোষ রয়েছে, প্রতিটি বিভিন্ন রাসায়নিক প্রক্রিয়া ব্যবহার করে। জ্বালানী কোষ সাধারণত তাদের অনুযায়ী শ্রেণীবদ্ধ করা হয় অপারেটিং তাপমাত্রাএবং প্রকারইলেক্ট্রোলাইট,যা তারা ব্যবহার করে। কিছু ধরণের জ্বালানী কোষ স্থির বিদ্যুৎ কেন্দ্রগুলিতে ব্যবহারের জন্য উপযুক্ত। অন্যগুলো ছোট পোর্টেবল ডিভাইসের জন্য বা গাড়ি পাওয়ার জন্য উপযোগী হতে পারে। প্রধান ধরণের জ্বালানী কোষগুলির মধ্যে রয়েছে:

পলিমার এক্সচেঞ্জ মেমব্রেন ফুয়েল সেল (PEMFC)

PEMFC পরিবহন অ্যাপ্লিকেশনের জন্য সবচেয়ে সম্ভাব্য প্রার্থী হিসাবে বিবেচিত হয়। PEMFC এর উচ্চ শক্তি এবং অপেক্ষাকৃত কম অপারেটিং তাপমাত্রা উভয়ই রয়েছে (60 থেকে 80 ডিগ্রি সেলসিয়াস পর্যন্ত)। কম অপারেটিং তাপমাত্রা মানে জ্বালানী কোষগুলি বিদ্যুৎ উৎপাদন শুরু করতে দ্রুত গরম হতে পারে।

সলিড অক্সাইড ফুয়েল সেল (SOFC)

এই জ্বালানী কোষগুলি বড় স্থির শক্তি জেনারেটরের জন্য সবচেয়ে উপযুক্ত যা কারখানা বা শহরগুলিকে শক্তি দিতে পারে। এই ধরনের জ্বালানী কোষ খুব উচ্চ তাপমাত্রায় (700 থেকে 1000 ডিগ্রি সেলসিয়াস) কাজ করে। উচ্চ তাপমাত্রা একটি নির্ভরযোগ্যতার সমস্যা তৈরি করে কারণ কিছু জ্বালানী কোষ কয়েকটি অন-অফ চক্রের পরে ব্যর্থ হতে পারে। যাইহোক, ক্রমাগত অপারেশন চলাকালীন কঠিন অক্সাইড জ্বালানী কোষগুলি খুব স্থিতিশীল থাকে। প্রকৃতপক্ষে, SOFCs নির্দিষ্ট অবস্থার অধীনে কোনো জ্বালানী কোষের দীর্ঘতম অপারেটিং জীবন প্রদর্শন করেছে। উচ্চ তাপমাত্রার আরও সুবিধা রয়েছে যে জ্বালানী কোষ দ্বারা উত্পাদিত বাষ্প টারবাইনে পাঠানো যায় এবং আরও বিদ্যুৎ উৎপন্ন করা যায়। এই প্রক্রিয়া বলা হয় তাপ এবং বিদ্যুতের সহজাতকরণএবং সামগ্রিক সিস্টেমের দক্ষতা উন্নত করে।

ক্ষারীয় জ্বালানী কোষ (AFC)

এটি জ্বালানী কোষের জন্য প্রাচীনতম ডিজাইনগুলির মধ্যে একটি, যা 1960 সাল থেকে ব্যবহার করা হচ্ছে। এএফসিগুলি দূষণের জন্য খুব সংবেদনশীল কারণ তাদের বিশুদ্ধ হাইড্রোজেন এবং অক্সিজেন প্রয়োজন। উপরন্তু, তারা খুব ব্যয়বহুল, তাই এই ধরনের জ্বালানী কোষ ব্যাপক উত্পাদন করা সম্ভব নয়।

গলিত-কার্বনেট ফুয়েল সেল (MCFC)

SOFC-এর মতো, এই জ্বালানী কোষগুলিও বড় স্থির পাওয়ার প্ল্যান্ট এবং জেনারেটরের জন্য সবচেয়ে উপযুক্ত। তারা 600 ডিগ্রি সেলসিয়াসে কাজ করে যাতে তারা বাষ্প উৎপন্ন করতে পারে, যা আরও বেশি শক্তি উৎপন্ন করতে ব্যবহার করা যেতে পারে। তাদের কঠিন অক্সাইড জ্বালানী কোষের তুলনায় কম অপারেটিং তাপমাত্রা রয়েছে, যার মানে তাদের এই ধরনের তাপ-প্রতিরোধী উপকরণের প্রয়োজন নেই। এটি তাদের একটু সস্তা করে তোলে।

ফসফরিক-অ্যাসিড ফুয়েল সেল (PAFC)

ফসফরিক অ্যাসিড জ্বালানী কোষছোট স্থির পাওয়ার সিস্টেমে ব্যবহারের সম্ভাবনা রয়েছে। এটি পলিমার এক্সচেঞ্জ মেমব্রেন ফুয়েল সেলের চেয়ে উচ্চ তাপমাত্রায় কাজ করে, তাই এটি গরম হতে বেশি সময় নেয়, এটি অটোমোবাইলে ব্যবহারের জন্য অনুপযুক্ত করে তোলে।

ডাইরেক্ট মিথানল ফুয়েল সেল (DMFC)

অপারেটিং তাপমাত্রার পরিপ্রেক্ষিতে মিথানল জ্বালানী কোষগুলি PEMFC-এর সাথে তুলনীয়, কিন্তু ততটা দক্ষ নয়। অতিরিক্তভাবে, DMFC-র অনুঘটক হিসাবে প্রচুর পরিমাণে প্ল্যাটিনাম প্রয়োজন, যা এই জ্বালানী কোষগুলিকে ব্যয়বহুল করে তোলে।

পলিমার এক্সচেঞ্জ মেমব্রেন সহ জ্বালানী কোষ

পলিমার এক্সচেঞ্জ মেমব্রেন ফুয়েল সেল (PEMFC) হল সবচেয়ে প্রতিশ্রুতিশীল জ্বালানী সেল প্রযুক্তিগুলির মধ্যে একটি। PEMFC যেকোনো ফুয়েল সেলের সহজতম প্রতিক্রিয়াগুলির মধ্যে একটি ব্যবহার করে। এর এটা কি গঠিত তাকান.

1. ক নোড - জ্বালানী কোষের নেতিবাচক টার্মিনাল। এটি হাইড্রোজেন অণু থেকে নিঃসৃত ইলেকট্রন পরিচালনা করে, যার পরে তারা একটি বাহ্যিক সার্কিটে ব্যবহার করা যেতে পারে। এটিতে খোদাই করা চ্যানেল রয়েছে যার মাধ্যমে হাইড্রোজেন গ্যাস অনুঘটকের পৃষ্ঠের উপর সমানভাবে বিতরণ করা হয়।

2.প্রতি অথোড - জ্বালানী কোষের ইতিবাচক টার্মিনাল, অনুঘটকের পৃষ্ঠের উপর অক্সিজেন বিতরণের জন্য চ্যানেলও রয়েছে। এটি অনুঘটকের বাহ্যিক সার্কিট থেকে ইলেক্ট্রনগুলিকেও সঞ্চালন করে, যেখানে তারা হাইড্রোজেন এবং অক্সিজেন আয়নের সাথে একত্রিত হয়ে জল তৈরি করতে পারে।

3.ইলেক্ট্রোলাইট-প্রোটন এক্সচেঞ্জ মেমব্রেন. এটি একটি বিশেষভাবে চিকিত্সা করা উপাদান যা শুধুমাত্র ইতিবাচক চার্জযুক্ত আয়ন পরিচালনা করে এবং ইলেকট্রনকে ব্লক করে। PEMFC এর সাথে, সঠিকভাবে কাজ করতে এবং স্থিতিশীল থাকার জন্য ঝিল্লিকে অবশ্যই হাইড্রেটেড হতে হবে।

4. প্রভাবকএকটি বিশেষ উপাদান যা অক্সিজেন এবং হাইড্রোজেনের প্রতিক্রিয়া প্রচার করে। এটি সাধারণত প্ল্যাটিনাম ন্যানো পার্টিকেল থেকে তৈরি হয় যা কার্বন পেপার বা ফ্যাব্রিকে খুব পাতলাভাবে প্রয়োগ করা হয়। অনুঘটকের একটি পৃষ্ঠের কাঠামো রয়েছে যাতে প্লাটিনামের সর্বাধিক পৃষ্ঠতল হাইড্রোজেন বা অক্সিজেনের সংস্পর্শে আসতে পারে।

চিত্রটি দেখায় যে হাইড্রোজেন গ্যাস (H2) অ্যানোডের দিক থেকে চাপে জ্বালানী কোষে প্রবেশ করছে। যখন একটি H2 অণু অনুঘটকের প্ল্যাটিনামের সংস্পর্শে আসে, তখন এটি দুটি H+ আয়ন এবং দুটি ইলেকট্রনে বিভক্ত হয়। ইলেক্ট্রনগুলি অ্যানোডের মধ্য দিয়ে যায়, যেখানে তারা বাহ্যিক সার্কিট্রিতে ব্যবহৃত হয় (উপযোগী কাজ করা, যেমন একটি মোটর বাঁকানো), এবং জ্বালানী কোষের ক্যাথোডের দিকে ফিরে আসে।

এদিকে, জ্বালানী কোষের ক্যাথোড পাশে, বায়ু থেকে অক্সিজেন (O2) অনুঘটকের মধ্য দিয়ে যায় যেখানে এটি দুটি অক্সিজেন পরমাণু গঠন করে। এই প্রতিটি পরমাণুর একটি শক্তিশালী ঋণাত্মক চার্জ আছে। এই নেতিবাচক চার্জটি ঝিল্লি জুড়ে দুটি H+ আয়নকে আকর্ষণ করে, যেখানে তারা একটি অক্সিজেন পরমাণুর সাথে এবং দুটি ইলেকট্রন বাহ্যিক সার্কিট থেকে আসা একটি জলের অণু (H2O) তৈরি করে।

একটি একক জ্বালানী কোষে এই প্রতিক্রিয়াটি প্রায় 0.7 ভোল্ট উত্পাদন করে। একটি যুক্তিসঙ্গত স্তরে ভোল্টেজ বাড়াতে, অনেকগুলি পৃথক জ্বালানী কোষকে একত্রিত করে একটি জ্বালানী কোষের স্ট্যাক তৈরি করতে হবে। বাইপোলার প্লেটগুলি একটি জ্বালানী কোষের সাথে অন্য একটি জ্বালানী কোষকে সংযুক্ত করতে এবং সম্ভাবনা কমাতে অক্সিডেশনের মধ্য দিয়ে ব্যবহার করা হয়। বাইপোলার প্লেটের বড় সমস্যা হল তাদের স্থায়িত্ব। ধাতব বাইপোলার প্লেটগুলি ক্ষয়প্রাপ্ত হতে পারে এবং উপজাতগুলি (লোহা এবং ক্রোমিয়াম আয়ন) জ্বালানী কোষের ঝিল্লি এবং ইলেক্ট্রোডের কার্যকারিতা হ্রাস করে। অতএব, নিম্ন-তাপমাত্রার জ্বালানী কোষগুলি বাইপোলার শীট উপাদানের আকারে হালকা ধাতু, গ্রাফাইট এবং কার্বন এবং থার্মোসেটের সংমিশ্রণ ব্যবহার করে (একটি থার্মোসেট হল এক ধরনের প্লাস্টিক যা উচ্চ তাপমাত্রার সংস্পর্শে এসেও শক্ত থাকে)।

জ্বালানী কোষ দক্ষতা

দূষণ হ্রাস করা একটি জ্বালানী কোষের অন্যতম প্রধান লক্ষ্য। একটি ফুয়েল সেল দ্বারা চালিত একটি গাড়িকে একটি পেট্রল ইঞ্জিন দ্বারা চালিত একটি গাড়ি এবং একটি ব্যাটারি দ্বারা চালিত একটি গাড়ির সাথে তুলনা করে, আপনি দেখতে পারেন কিভাবে জ্বালানী কোষগুলি গাড়ির দক্ষতা উন্নত করতে পারে৷

যেহেতু তিন ধরনের গাড়িরই অনেকগুলি একই উপাদান রয়েছে, তাই আমরা গাড়ির এই অংশটিকে উপেক্ষা করব এবং যেখানে যান্ত্রিক শক্তি উৎপন্ন হয় সেখানে দরকারী ক্রিয়াগুলির তুলনা করব৷ ফুয়েল সেল কার দিয়ে শুরু করা যাক।

যদি জ্বালানী কোষটি বিশুদ্ধ হাইড্রোজেন দ্বারা চালিত হয় তবে এর কার্যকারিতা 80 শতাংশ পর্যন্ত হতে পারে। এইভাবে, এটি হাইড্রোজেনের 80 শতাংশ শক্তিকে বিদ্যুতে রূপান্তর করে। যাইহোক, আমাদের এখনও বৈদ্যুতিক শক্তিকে যান্ত্রিক কাজে রূপান্তর করতে হবে। এটি একটি বৈদ্যুতিক মোটর এবং একটি বৈদ্যুতিন সংকেতের মেরু বদল দ্বারা অর্জন করা হয়। মোটর + ইনভার্টারের কার্যক্ষমতাও প্রায় ৮০ শতাংশ। এটি প্রায় 80*80/100=64 শতাংশের সামগ্রিক দক্ষতা দেয়। Honda এর FCX কনসেপ্ট গাড়ির 60 শতাংশ শক্তি দক্ষতা রয়েছে বলে জানা গেছে।

যদি জ্বালানীর উৎস বিশুদ্ধ হাইড্রোজেনের আকারে না হয়, তাহলে গাড়িরও একজন সংস্কারকের প্রয়োজন হবে। সংস্কারকরা হাইড্রোকার্বন বা অ্যালকোহল জ্বালানিকে হাইড্রোজেনে রূপান্তরিত করে। তারা তাপ উৎপন্ন করে এবং হাইড্রোজেন ছাড়াও CO এবং CO2 উৎপন্ন করে। তারা ফলে হাইড্রোজেন বিশুদ্ধ করার জন্য বিভিন্ন ডিভাইস ব্যবহার করে, কিন্তু এই পরিশোধন অপর্যাপ্ত এবং জ্বালানী কোষের কার্যকারিতা হ্রাস করে। তাই গবেষকরা হাইড্রোজেন উত্পাদন এবং সঞ্চয়স্থানের সাথে যুক্ত চ্যালেঞ্জ সত্ত্বেও বিশুদ্ধ হাইড্রোজেন দ্বারা চালিত যানবাহনের জন্য জ্বালানী কোষগুলিতে ফোকাস করার সিদ্ধান্ত নিয়েছে।

একটি পেট্রল ইঞ্জিন এবং একটি ব্যাটারি-ইলেকট্রিক গাড়ির দক্ষতা

পেট্রল দ্বারা চালিত একটি গাড়ির কার্যকারিতা আশ্চর্যজনকভাবে কম। রেডিয়েটর দ্বারা নিঃশেষিত বা শোষিত সমস্ত তাপ শক্তির অপচয় হয়। বিভিন্ন পাম্প, ফ্যান এবং জেনারেটর চালানোর জন্য ইঞ্জিনটি প্রচুর শক্তি ব্যবহার করে যা এটিকে চালু রাখে। এইভাবে, একটি গ্যাসোলিন অটোমোবাইল ইঞ্জিনের সামগ্রিক দক্ষতা প্রায় 20 শতাংশ। এইভাবে, গ্যাসোলিনের তাপশক্তির পরিমাণের মাত্র 20 শতাংশ যান্ত্রিক কাজে রূপান্তরিত হয়।

একটি ব্যাটারি চালিত বৈদ্যুতিক গাড়ির মোটামুটি উচ্চ দক্ষতা রয়েছে। ব্যাটারি প্রায় 90 শতাংশ কার্যকরী (বেশিরভাগ ব্যাটারি কিছু তাপ উৎপন্ন করে বা গরম করার প্রয়োজন হয়), এবং মোটর + ইনভার্টার প্রায় 80 শতাংশ কার্যকর। এটি প্রায় 72 শতাংশের সামগ্রিক দক্ষতা দেয়।

কিন্তু এখানেই শেষ নয়. একটি বৈদ্যুতিক গাড়ি চলাচল করতে হলে প্রথমে কোথাও বিদ্যুৎ উৎপন্ন করতে হবে। যদি এটি একটি পাওয়ার প্ল্যান্ট হয় যেটি একটি জীবাশ্ম জ্বালানী দহন প্রক্রিয়া ব্যবহার করে (পারমাণবিক, জলবিদ্যুৎ, সৌর বা বায়ু শক্তির পরিবর্তে), তবে বিদ্যুৎ কেন্দ্রের দ্বারা ব্যবহৃত জ্বালানীর মাত্র 40 শতাংশ বিদ্যুতে রূপান্তরিত হয়েছিল। এছাড়াও, একটি গাড়ি চার্জ করার প্রক্রিয়ার জন্য বিকল্প কারেন্ট (AC) শক্তিকে সরাসরি কারেন্ট (DC) শক্তিতে রূপান্তর করতে হবে। এই প্রক্রিয়াটির কার্যকারিতা প্রায় 90 শতাংশ।

এখন, যদি আমরা পুরো চক্রের দিকে তাকাই, একটি বৈদ্যুতিক গাড়ির দক্ষতা গাড়ির জন্য 72 শতাংশ, পাওয়ার প্ল্যান্টের জন্য 40 শতাংশ এবং গাড়ির চার্জ করার জন্য 90 শতাংশ। এটি 26 শতাংশের সামগ্রিক দক্ষতা দেয়। ব্যাটারি চার্জ করার জন্য কোন পাওয়ার প্ল্যান্ট ব্যবহার করা হয় তার উপর নির্ভর করে সামগ্রিক দক্ষতা উল্লেখযোগ্যভাবে পরিবর্তিত হয়। যদি গাড়ির বিদ্যুৎ একটি জলবিদ্যুৎ কেন্দ্র দ্বারা উত্পাদিত হয়, উদাহরণস্বরূপ, বৈদ্যুতিক গাড়ির কার্যকারিতা প্রায় 65 শতাংশ হবে৷

বিজ্ঞানীরা জ্বালানী কোষের দক্ষতার উন্নতি চালিয়ে যাওয়ার জন্য ডিজাইনগুলি নিয়ে গবেষণা এবং উন্নতি করছেন। একটি নতুন পদ্ধতি হ'ল জ্বালানী সেল এবং ব্যাটারি চালিত যানবাহনকে একত্রিত করা। একটি ফুয়েল সেল দ্বারা চালিত একটি হাইব্রিড পাওয়ারট্রেন দ্বারা চালিত একটি ধারণার গাড়ি তৈরি করা হচ্ছে। ফুয়েল সেল ব্যাটারি রিচার্জ করার সময় গাড়িকে পাওয়ার জন্য এটি একটি লিথিয়াম ব্যাটারি ব্যবহার করে।

জ্বালানী সেল যানবাহনগুলি জীবাশ্ম জ্বালানী ব্যবহার করে না এমন একটি পাওয়ার প্ল্যান্ট থেকে চার্জ করা ব্যাটারি চালিত গাড়ির মতোই কার্যকর। কিন্তু একটি ব্যবহারিক এবং অ্যাক্সেসযোগ্য উপায়ে এই সম্ভাবনা অর্জন করা কঠিন হতে পারে।

কেন জ্বালানী কোষ ব্যবহার?

মূল কারণ তেল সম্পর্কিত সবকিছু। আমেরিকাকে তার প্রায় ৬০ শতাংশ তেল আমদানি করতে হবে। 2025 সালের মধ্যে, আমদানি 68% বৃদ্ধি পাবে বলে আশা করা হচ্ছে। আমেরিকানরা পরিবহনের জন্য দৈনিক দুই-তৃতীয়াংশ তেল ব্যবহার করে। এমনকি যদি রাস্তায় প্রতিটি গাড়ি একটি হাইব্রিড গাড়ি হয়, তবে 2025 সালের মধ্যে মার্কিন যুক্তরাষ্ট্রে 2000 সালে আমেরিকানরা যে পরিমাণ তেল ব্যবহার করেছিল তা এখনও ব্যবহার করতে হবে। প্রকৃতপক্ষে, আমেরিকা বিশ্বের সমস্ত তেলের এক চতুর্থাংশ ব্যবহার করে, যদিও বিশ্বের জনসংখ্যার মাত্র 4.6% এখানে বাস করে।

বিশেষজ্ঞরা আশা করছেন যে তেলের দাম আগামী কয়েক দশক ধরে বাড়তে থাকবে কারণ সস্তা উত্স হ্রাস পাবে। তেল কোম্পানিগুলোকে ক্রমবর্ধমান কঠিন পরিস্থিতিতে তেলক্ষেত্রের উন্নয়ন করতে হবে, যা তেলের দাম বাড়িয়ে দেবে।

উদ্বেগগুলি অর্থনৈতিক নিরাপত্তার বাইরেও প্রসারিত। তেল বিক্রি থেকে আসা প্রচুর অর্থ আন্তর্জাতিক সন্ত্রাসবাদ, উগ্র রাজনৈতিক দল এবং তেল উৎপাদনকারী অঞ্চলের অস্থিতিশীল পরিস্থিতিকে সমর্থন করার জন্য ব্যয় করা হয়।

শক্তির জন্য তেল এবং অন্যান্য জীবাশ্ম জ্বালানির ব্যবহার দূষণ সৃষ্টি করে। শক্তির জন্য জীবাশ্ম জ্বালানি পোড়ানোর বিকল্প খুঁজে বের করা সবার জন্যই ভালো।

জ্বালানী কোষ হল তেল নির্ভরতার একটি আকর্ষণীয় বিকল্প। দূষণের পরিবর্তে, জ্বালানী কোষগুলি উপজাত হিসাবে পরিষ্কার জল উত্পাদন করে। যদিও প্রকৌশলীরা অস্থায়ীভাবে বিভিন্ন জীবাশ্ম উত্স যেমন গ্যাসোলিন বা প্রাকৃতিক গ্যাস থেকে হাইড্রোজেন উৎপাদনের দিকে মনোনিবেশ করেছেন, ভবিষ্যতে হাইড্রোজেন উত্পাদন করার জন্য পুনর্নবীকরণযোগ্য, পরিবেশগতভাবে বন্ধুত্বপূর্ণ উপায়গুলি অন্বেষণ করা হচ্ছে। সবচেয়ে প্রতিশ্রুতিশীল, স্বাভাবিকভাবেই, জল থেকে হাইড্রোজেন উত্পাদন প্রক্রিয়া হবে

তেল নির্ভরতা এবং বৈশ্বিক উষ্ণতা একটি আন্তর্জাতিক সমস্যা। বেশ কয়েকটি দেশ যৌথভাবে ফুয়েল সেল প্রযুক্তির জন্য গবেষণা ও উন্নয়ন প্রচারে জড়িত।

এটা স্পষ্ট যে জ্বালানী কোষগুলি শক্তি উৎপাদনের আধুনিক পদ্ধতির বিকল্প হওয়ার আগে বিজ্ঞানী এবং নির্মাতাদের অনেক কাজ করতে হবে। তবুও, বিশ্বব্যাপী সমর্থন এবং বৈশ্বিক সহযোগিতার সাথে, একটি কার্যকর জ্বালানী সেল পাওয়ার সিস্টেম মাত্র কয়েক দশকের মধ্যে বাস্তবে পরিণত হতে পারে।