NHIỆT ĐỘNG HỌC PIN ALCOHOL, CẤU TẠO, PHÂN LOẠI VÀ ỨNG DỤNG PIN ALCOHOL.

Nội dung báo cáo trình bày về cấu tạo, tính chất, nguyên lý hoạt động, ứng dụng các loại pin Alcohol, một nguồn năng lượng mới thân thiện với môi trường, đang được quan tâm nghiên cứu rất nhiều trên thế giới với mục tiêu góp phần thay thế cho nguồn năng lượng từ nhiên liệu hóa thạch rất gây ô nhiễm và đang cạn kiệt dần. Bài này được soạn bởi các học viên cao học khoa kỹ thuật hóa học trường Đại học Bách Khoa TPHCM, là một vấn đề mới và rất có ích cho các bạn học cùng chuyên ngành hay làm khoa học về các lĩnh vực có liên quan. Chúc các bạn thành công

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TP HCM

KHOA KỸ THUẬT HÓA HỌC

NHIỆT ĐỘNG KỸ THUẬT HÓA HỌC

 Tại sao phải nghiên cứu pin nhiên liệu?

Sạch và hiệu quả

2

 Pin nhiên liệu H 2

Khó khăn: Sản xuất H 2 , vận chuyển, chứa đựng, dễ cháy nổ, giá thành???

Pin nhiên liệu Alcohol

Pin nhiên liệu dùng Alcohol trực tiếp-DAFC

Pin nhiên liệu dùng Alcohol gián tiếp-IAFC

4

Cấu tạo pin DAFC

Chất điện phân

Chất xúc tác Tấm lưỡng cực

Điện cực

6

Chất điện phân

Màng trao đổi proton (Proton Exchange

Membrane – PEM): Polymer Nafion

Sắp xếp lớp màng điện cực-MEA

8

Hiệu suất một số pin Alcohol

10

Lấy ví dụ về pin sử dụng nguyên liệu Alcohol là Methanol

và xúc tác là hỗn hợp kim loại Pt-M (M là Ru, Mo, Ir…)

Các phản ứng xảy ra trong pin là:

Tại Anode:

Pt + CH3OH → Pt-(CH3OH)adsPt-(CH3OH)ads → Pt-(CH3O)ads + H + + e - Pt-(CH3O)ads → Pt-(CH2O)ads + H + + e - Pt-(CH2O)ads → Pt-(CHO)ads + H + + e - Pt-(CHO)ads → Pt-(CO)ads + H + + e -

M + H2O → M-(H2O)adsPt-(CO)ads + M-(H2O)ads →

Pt + M + CO2 + 2H + + 2e - 12

Vậy tại Anode có phản ứng là:

CH3OH + H2O → CO2 + 6H+ + 6e

-Tại Cathode:

3/2O2 + 6H+ + 6e- → 3H2OPhản ứng tổng của pin

CH3OH + 3/2 O2 → CO2 + H2O

Pin IMFC

14

Nguyên tắc hoạt động pin IAFC

Nguyên tắc hoạt động pin IAFC

- Fuel cartridge: Vừa là bình chứa nhiên liệu, đồng thời là nơi biến đổi nhiệt

- Reformer: Là hệ thống chuyển hóa Methanol thành H2 và CO2

Ưu điểm khi dùng Alcohol làm

nhiên liệu?

Ưu điểm khi dùng Alcohol làm

nhiên liệu?

Đơn phân tử =>Ít khắt khe về xúc tác hơn

Nguyên liệu từ khí tự nhiên, nguồn tái tạo =>

chi phí thấp, ổn định

Dạng lỏng tại nhiệt độ và áp suất bình thường

=>mật độ năng lượng cao, dễ dàng hơn khi xây dựng hệ thống thiết bị

Nhiệt độ vận hành thấp

16

Nhược điểm

Ứng dụng

18

Ứng dụng pin DAFC

Hệ thống sử dụng Micro-DMFC

OorjaPac DMFC Power

Fuel cell powered toy car

Fuel cell powered Fan

- Nạp nhanh

- Khởi động nhanh

- Chạy 20h chỉ với 2cc Methanol

Ứng dụng pin IAFC

22

Xe hơi sử dụng pin IMFC

Ứng dụng đặc biệt của pin IMFC

Thiết kế hệ thống IMFC đầu tiên với một pin nhiên liệu SOFC.

Khả năng thương mại hóa

Ở Việt Nam

- Năm 2004, TS Nguyễn Mạnh Tuấn

nghiên cứu sử dụng pin nhiên liệu

dùng cồn Methanol thay thế cho

nhiên liệu Hydrogen

- Năm 2005, TS Nguyễn Chánh Khê

chế tạo màng chuyển hóa proton.

Nghiên cứu tại Việt Nam

Kết luận

 Pin Alcohol có khả năng thay thế phần lớn pin nhiên liệu khác.

 Hứa hẹn một nguồn nhiên liệu sạch và hiệu quả.

 Cần xúc tác rẻ hơn.

 Có thể là pin nhiên liệu cho hiện nay.

XIN CHÂN THÀNH CẢM ƠN CÔ VÀ

BÁC BẠN ĐÃ LẮNG NGHE