ترغب بنشر مسار تعليمي؟ اضغط هنا

إنتاج الهيدروجين باستخدام نظام محللة كهروشمسية ذات الغشاء التبادل البوليميري

Hydrogen Production Using Photovoltaic– Electrolyser System Based on Polymeric Exchange Membrane

1517   0   94   0 ( 0 )
 تاريخ النشر 2016
والبحث باللغة العربية
 تمت اﻹضافة من قبل Shamra Editor




اسأل ChatGPT حول البحث

إن إنتاج الهيدروجين، كمصدر حامل للطاقة، من خلال التحليل الكهربائي للماء يمكن أن يكون مجديا اقتصاديا باستخدام الطاقة الكهربائية من مصادر الطاقة المتجددة مثل الطاقة الشمسية. في هذا البحث تم دراسة إنتاج الهيدروجين الشمسي باستخدام محللة كهروشمسية تعتمد على تقانة غشاء التبادل البوليميري صنعت محليا في كلية الهندسة التقنية بطرطوس. الدراسات التجريبية تم إنجازها بطريقتين مختلفتين: الأولى الربط المباشر لمحللة الهيدروجين مع المنظومة الفوتو فولتية. الطريقة الثانية تم تصميم نظام لمحللة هيدروجين كهروشمسية يتكون من العناصر التالية: مجموعة PV، تعقب نقطة الطاقة القصوى (MPPT)، محول DC-DC، و الذي يستخدم لتشغيل النظام على أقصى قدر من طاقة النظام الكهروضوئية في جميع الأوقات لتزويد المحللة بالتيار الكهربائي اللازم، خزان هيدروجين. أظهرت النتائج بان الطريقة الثانية اكثر فعالية و ذات كفاءة عالية بالمقارنة مع الطريقة الأولى نظرا" لتغير شدة الإشعاع الشمسي خلال اليوم الواحد. تببن النتائج ايضا" أن بعض الإضافات مثل (KOH) يلعب دور مهم في تعزيز عملية التأين للسائل الكتروليتي و تحسين تدفق الهيدروجين.


ملخص البحث
يتناول هذا البحث إنتاج الهيدروجين كمصدر للطاقة من خلال التحليل الكهربائي للماء باستخدام الطاقة الشمسية. تم تصنيع محللة كهروشمسية تعتمد على تقنية غشاء التبادل البوليميري في كلية الهندسة التقنية بطرطوس. أُجريت الدراسات التجريبية بطريقتين: الأولى الربط المباشر للمحللة مع النظام الفوتوفولطي، والثانية باستخدام نظام متكامل يتضمن مجموعة PV، جهاز تعقب نقطة الطاقة القصوى (MPPT)، محول DC-DC، وخزان هيدروجين. أظهرت النتائج أن الطريقة الثانية أكثر فعالية وكفاءة بسبب تغير شدة الإشعاع الشمسي خلال اليوم. كما تبين أن بعض الإضافات مثل KOH تعزز عملية التأين للسائل الكتروليتي وتحسن تدفق الهيدروجين. يؤكد البحث على أهمية تطوير تكنولوجيا تصنيع المحللات ذات الغشاء التبادلي البوليميري لتحقيق إنتاجية عالية للهيدروجين باستخدام الطاقة الشمسية.
قراءة نقدية
دراسة نقدية: يعتبر البحث خطوة مهمة نحو استخدام الطاقة المتجددة لإنتاج الهيدروجين، إلا أن هناك بعض النقاط التي يمكن تحسينها. أولاً، لم يتم التطرق بشكل كافٍ إلى التحديات التقنية والاقتصادية التي قد تواجه تطبيق هذه التقنية على نطاق واسع. ثانياً، كان من الممكن تقديم تحليل أكثر تفصيلاً حول تأثير العوامل البيئية والمناخية على كفاءة النظام. ثالثاً، لم يتم مناقشة بدائل أخرى للإضافات الكيميائية التي قد تكون أكثر فعالية أو أقل تكلفة. على الرغم من هذه النقاط، فإن البحث يساهم بشكل كبير في فهم إمكانيات إنتاج الهيدروجين باستخدام الطاقة الشمسية ويقدم أساساً قوياً لمزيد من الدراسات المستقبلية.
أسئلة حول البحث
  1. ما هي الطرق التجريبية التي تم استخدامها في البحث لإنتاج الهيدروجين؟

    تم استخدام طريقتين: الأولى الربط المباشر للمحللة مع النظام الفوتوفولطي، والثانية باستخدام نظام متكامل يتضمن مجموعة PV، جهاز تعقب نقطة الطاقة القصوى (MPPT)، محول DC-DC، وخزان هيدروجين.

  2. ما هي الإضافة الكيميائية التي تم استخدامها لتحسين عملية التأين للسائل الكتروليتي؟

    تم استخدام هيدروكسيد البوتاسيوم (KOH) لتحسين عملية التأين للسائل الكتروليتي وتعزيز تدفق الهيدروجين.

  3. ما هي الفائدة الرئيسية لاستخدام الطريقة الثانية مقارنة بالطريقة الأولى في إنتاج الهيدروجين؟

    الطريقة الثانية أكثر فعالية وكفاءة لأنها تأخذ في الاعتبار تغير شدة الإشعاع الشمسي خلال اليوم، مما يتيح تشغيل النظام عند أقصى قدرة للنظام الفوتوفولطي في جميع الأوقات.

  4. ما هي المسافة المثلى بين الأقطاب لتحقيق أعلى إنتاجية للهيدروجين؟

    المسافة المثلى بين الأقطاب لتحقيق أعلى إنتاجية للهيدروجين هي 1.5 سم.


المراجع المستخدمة
Solomon, S.; Plattner, G.K.; Knutti, R.; Friedlingstein, P. Irreversible climate change due to carbon dioxide emissions. Proc. Natl. Acad. Sc. USA 2009, 106, 1704–1709
Midilli, A.; Ay, M.; Dincer, I.; Rosen, M.A. On hydrogen and hydrogen energy strategies I: Current status and needs. Renew. Sustain. Energy Rev. 2005, 9, 255–271
Hou, K.H.; Hughes, R. The kinetics of methane steam reforming over a Ni/alpha-Al2O catalyst. Chem. Eng. J. 2001, 82, 311–328
قيم البحث

اقرأ أيضاً

يهدف البحث إلى دراسة تأثير توزع الماء على أداء الخلية الاحتراق الهيدروجينية ذات الغشاء البروتوني (PEM (Proton Exchange membrane و علاقة سماكة الغشاء و تاثير تغير سماكته تبعاً لكمية الماء الموجودة ضمن الغشاء. كما يهدف البحث إلى تأثير تغير الرطوبة على فعالية الغشاء البروتوني من خلال معامل الانتشار و معامل التدفق الكهربائي التناضحي Electro osmose كما يتضمن البحث دراسة الرطوبة . على أداء الخلية عند درجة حرارة ثابتة و تأثيرها على مدخلات التفاعل.
هذا البحث يركز على استخدام مواد جديدة لها قدرة العمل كمضاد تآكلي لحل المشاكل المتعلقة بالكترودات محملات انتاج الهيدروجين. خاصة و ان معظم المحملات يعتمد على استخدام الكترودات غالية الثمن.
إن شدة التنافس بين الشركات المنتجة و الاستهلاك السريع للمنتجات زاد تعقيد هذه المنتجات، مما جعل الشركات تفكر في تخفيض زمن التصميم و التنفيذ فظهرت فكرة المصنع الرقمي، و الذي يهدف لتحقيق نظام إنتاج بزمن أقل و بتصميم أمثلي و باستخدام بارامترات تشغيل م ثلى دون الحاجة لتعديلات هندسية لاحقة. تم عرض منهجية جديدة لتكامل نمذجة عمليات تصميم نظم الإنتاج و أتمتها و التحكم بها و محاكاة عملها باستخدام مفهوم المصنع الرقمي للوصول لتكامل النماذج و البيانات بتطبيق مفاهيم النمذجة و المحاكاة خلال مرحلة التصميم، حيث يشكل هذا البحث نموذج مرجعي للمصنع الرقمي بني على إطار عمل متكامل بين التطبيقات الهندسية من خلال نموذج حاسوبي ذو نواة واحدة مشتركة قائمة على تكامل النمذجة ثلاثية الأبعاد مع نظام التحكم للوصول للتصميم الأفضل المستخدم في التنفيذ الفعال لنظام الإنتاج أو المنتجات. حيث تم تحقيق نسبة تطابق 83% بين المصنع الرقمي الافتراضي و المصنع الحقيقي باستخدام زمن العملية الإنتاجية كعامل تقييم رئيس.
إن الطاقة الشمسـية و الهيدروجين هــي من بين الخيارات المحتملة و البديلة للــوقود الحالي، لكــــــن العائق الرئيســي لتطبيق الطاقـة الشــمسـية و خاصة الخلايا الفوتوفولتية هي انخفاض كفاءتها في تحويل الطاقة بسبب ارتفاع درجة حرارتها، أما الهيدروجين فيجب إنتاجه بشــــــــــــكل غازي أو سائل قبل استخدامه كوقود و لكن عملية التحويل الرئيسية لإنتاج الهيدروجين تنتج غـــاز ثاني أكســــــيد الكربون الضار بالبيئة لما تسببه مــن ارتفاع فـــــي درجة حرارة الأرض, في أطار البحث عن حلول لهذه القضايا يأتي هذا البحث ليتحرى التحكم بدرجة حرارة الخلية الفوتوفولتية فــــي محاولـــــــــة لتلافي تأثيرات ارتفاع درجة حرارة الخلية كما يبحث في تأثيرات ذلك على توليد غاز الهيدروجين عن طريق جهاز التحليل الكهربائي للماء بطريقة صديقة للبيئة. أثبتت نتائج التجارب أن نظام التبريد يوقف ارتفاع درجة حرارة الخلية الفوتوفولتية مما عكـــــــس النتائج السلبية لانخفاض كفـــاءة التحويل كما ازداد الناتج الكهربائي للخلية بمقدار 33 % و أظهرت النتائج أيضا أنه عند توصيل الخلية الفوتوفولتية إلى جهاز التحليل الكهربائي للماء فإن تبريد الخلية الفوتوفولتية انعكس بشكل إيجابي على ارتفاع معدل إنتاج الهيدروجين بحدود 26%.
نظراً إلى انتشار تصبغات الأسنان الخارجية و الداخلية، فقد شاع التبييض الفعال في العيادات السنية مع التنشيط الضوئي أو من دونه دون الاهتمام بما قد يلحق بالميناء السنية من ضرر. الهدف من هذه الدراسة المخبرية هو دراسة قساوة الميناء المجهرية بعد تطبيق مادة بيروكسيد الهيدروجين ذات التركيز 38 % مع تنشيطها ضوئياً أو من دونه باستخدام اختبار Vickers.
التعليقات
جاري جلب التعليقات جاري جلب التعليقات
سجل دخول لتتمكن من متابعة معايير البحث التي قمت باختيارها
mircosoft-partner

هل ترغب بارسال اشعارات عن اخر التحديثات في شمرا-اكاديميا