PIN NHIÊN LIỆU DÙNG METHANOL TRỰC TIẾP Khi mới bắt đầu phát triển từ đầu những năm 90 của thế kỉ trước, DMFC lúc ấy chưa được chú ý nhiều bởi hiệu suất và mật độ năng lượng thấp cũng như một số vấn đề khác. Tuy nhiên những cải tiến trong chất xúc tác và những phát triển gần đây đã gia tăng mật độ năng lượng lên gấp 20 lần và hiệu suất cuối cùng đã có thể đạt được đến 40%. DMFC đã được thử nghiệm ở khoảng nhiệt độ từ 500C1200C. Với nhiệt độ vận hành thấp và không đòi hỏi phải qua bước chuyển hóa thành hydrogen mà có thể dung trực tiếp nhiên liệu methanol, DMFC trở thành ứng cử viên sáng giá cho các ứng dụng cỡ từ rất nhỏ đến trung bình như điện thoại di động và các sản phẩm tiêu dùng khác. Một trong những nhược điểm của DMFC đó là nhiệt độ vận hành thấp đòi hỏi chất xúc tác phải hiệu lực hơn, có nghĩa lượng xúc tác bạch kim đắt đỏ cần dùng cũng lớn hơn. Ngoài ra, methanol còn là một chất độc. Vì thế mà một số công ty đã bắt tay vào việc phát triển các pin nhiên liệu sử dụng ethanol trực tiếp (DEFC – direct ethanol fuel cell). Hiệu suất của DEFC hiện nay mới chỉ khoảng một nửa so với DMFC, nhưng dự đoán khoảng cách này sẽ ngày càng được rút ngắn trong tương lai.
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP HỒ CHÍ MINH KHOA CƠ KHÍ CHẾ TẠO MÁY TIỂU LUẬN Đề tài: PIN NHIÊN LIỆU DÙNG METHANOL TRỰC TIẾP Giảng viên hướng dẫn: ThS HỒNG TRÍ Sinh viên thực hiện: NGUYỄN THANH HĨA MSSV: 11243024 Lớp: 112430A Khoá: 2011 - 2015 Tp Hồ Chí Minh, tháng 11/2014 LỜI CẢM ƠN Thế giới bị phụ thuộc nặng nề vào kinh tế nhiên liệu hóa thạch Nhiên liệu đa số phương tiện giao thông đại: xe hơi, xe lửa, máy bay… xăng dầu Hơn nữa, tỉ lệ cao nhà máy điện nhiệt điện dung dầu hỏa, khí thiên nhiên, hay than đá Nếu khơng có nhiên liệu hóa thạch, nề kinh tế với phương tiện giao thông liên lạc, vận tải,… rơi vào khủng hoảng, ngưng trệ Gần tồn nề kinh tế, xác tồn xã hội đại phụ thuộc vào nhiên liệu hóa thạch Trong nhiên liệu hóa thạch đóng vài trò quan trọng việc đưa xã hội đến mức phát triển ngày tồn vấn đề nhức nhối lớn: ô nhiễm khơng khí, vấn đề mơi trường tràn dầu, nguy hiểm nóng bỏng vấn đề biến đổi khí hậu tồn cầu với nóng lên trái đất Ngồi ra, nhiên liệu hóa thạch nguồn tài nguyên hữu hạn tái tạo, kinh tế dựa nhiên liệu hóa thạch cịn làm cho số nước khơng có nhiều tài nguyên bị phụ thuộc vào nước vốn có nguồn dầu dồi vùng Trung Đơng, từ dẫn đến nhiều hệ trị kinh tế khác, chí chiến tranh giành dầu mỏ Giữa bối cảnh đó, khái niệm kinh tế dựa nguồn lượng sạch, dồi phục vụ mục tiêu phát triển bền vững nhân loại giải pháp đầy tiềm Dù công nghệ chập chững bước ban đầu DMFC (Direct Methanol Fuel Cell) – pin nhiên liệu dùng methanol trực tiếp thể số thành công ứng dụng điện thoại di động máy tính xách tay (laptop), đem lại triển vọng đầy tiềm cho tương lai DMFC hứa hẹn đẩy lùi tất vấn đề kinh tế dựa nhiên liệu hóa thạch gây Dù cố gắng tìm hiểu từ nhiều nguồn thông tin, song không tránh khỏi thiếu sót mong nhận giúp đỡ đóng góp ý kiến từ thầy bạn để đề tài nghiên cứu hoàn thiện Em xin chân thành cảm ơn! Tp Hồ Chí Minh, Ngày 01 tháng 11 năm 2014 SVTT: Nguyễn Thanh Hóa TĨM TẮT TIỂU LUẬN PIN NHIÊN LIỆU DÙNG METHANOL TRỰC TIẾP Khi bắt đầu phát triển từ đầu năm 90 kỉ trước, DMFC lúc chưa ý nhiều hiệu suất mật độ lượng thấp số vấn đề khác Tuy nhiên cải tiến chất xúc tác phát triển gần gia tăng mật độ lượng lên gấp 20 lần hiệu suất cuối đạt đến 40% DMFC thử nghiệm khoảng nhiệt độ từ 500C-1200C Với nhiệt độ vận hành thấp khơng địi hỏi phải qua bước chuyển hóa thành hydrogen mà dung trực tiếp nhiên liệu methanol, DMFC trở thành ứng cử viên sáng giá cho ứng dụng cỡ từ nhỏ đến trung bình điện thoại di động sản phẩm tiêu dùng khác Một nhược điểm DMFC nhiệt độ vận hành thấp đòi hỏi chất xúc tác phải hiệu lực hơn, có nghĩa lượng xúc tác bạch kim đắt đỏ cần dùng lớn Ngồi ra, methanol cịn chất độc Vì mà số cơng ty bắt tay vào việc phát triển pin nhiên liệu sử dụng ethanol trực tiếp (DEFC – direct ethanol fuel cell) Hiệu suất DEFC khoảng nửa so với DMFC, dự đoán khoảng cách ngày rút ngắn tương lai Tp Hồ Chí Minh, Ngày 01 tháng 11 năm 2014 SVTT: Nguyễn Thanh Hóa MỤC LỤC Trang LỜI CÁM ƠN iii TÓM TẮT TIỂU LUẬN iv MỤC LỤC v DANH MỤC BẢNG BIỂU vi DANH MỤC SƠ ĐỒ, HÌNH VẼ vii DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT viii CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU VỀ PIN NHIÊN LIỆU CHƯƠNG 2: GIỚI THIỆU PIN NHIÊN LIỆU METHANOL TRỰC TIẾP 12 TÀI LIỆU THAM KHẢO II DANH MỤC BẢNG BIỂU Trang DANH MỤC SƠ ĐỒ, HÌNH VẼ Trang Hình 1.1: Sơ đồ pin nhiên liệu 13 Hình 1.2: Cấu tạo nguyên lý hoạt động pin nhiên liệu 15 Hình 1.3: Sơ đồ hệ thống pin nhiên liệu 18 Hình 1.4: Hiệu suất pin nhiên liệu so với số thiết bị tạo điện 43 DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT DMFC - Direct Methanol Fuel Cell DEFC - Direct Ethanol Fuel Cell CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU VỀ PIN NHIÊN LIỆU 1.1 Tổng quan pin nhiên liệu 1.1.1 Khái niệm pin nhiên liệu Pin nhiên liệu hệ thống dùng để biến đổi trực tiếp hóa thành điện q trình oxy hóa nguyên liệu Thành phần nguyên liệu pin nhiên liệu bao gồm nguồn cung cấp ion như: hydro (H2), metan (CH4), metanol (CH3OH), etanol (C2H5OH)…và oxy lấy từ không khí Sản phẩm q trình chuyển hóa gồm có nhiệt, điện năng, nước khí cacbonic Sau hệ thống đơn giản pin nhiên liệu: Hydro, metanol oxy ... - Direct Methanol Fuel Cell DEFC - Direct Ethanol Fuel Cell CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU VỀ PIN NHIÊN LIỆU 1.1 Tổng quan pin nhiên liệu 1.1.1 Khái niệm pin nhiên liệu Pin nhiên liệu hệ thống dùng để biến... 1.1: Sơ đồ pin nhiên liệu 13 Hình 1.2: Cấu tạo nguyên lý hoạt động pin nhiên liệu 15 Hình 1.3: Sơ đồ hệ thống pin nhiên liệu 18 Hình 1.4: Hiệu suất pin nhiên liệu so với số... PIN NHIÊN LIỆU CHƯƠNG 2: GIỚI THIỆU PIN NHIÊN LIỆU METHANOL TRỰC TIẾP 12 TÀI LIỆU THAM KHẢO II DANH MỤC BẢNG BIỂU Trang DANH MỤC SƠ ĐỒ, HÌNH VẼ Trang Hình 1.1: Sơ đồ pin