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

L/O/G/O
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TP HCM
KHOA KỸ THUẬT HÓA HỌC
NHIỆT ĐỘNG KỸ THUẬT HÓA HỌC
CẤU TẠO, TÍNH CHẤT VÀ ỨNG
DỤNG PIN NHIÊN LIỆU ALCOHOL
GVHD: PGS.TS Nguyễn Ngọc Hạnh
NHÓM 5:

Nguyễn Ngọc Trâm

Phan Bích Phượng
1

Tại sao phải nghiên cứu pin nhiên liệu?

Sạch và hiệu quả
2
3

Pin nhiên liệu H2

Khó khăn: Sản xuất H2, vận chuyển, chứa
đựng, dễ cháy nổ, giá thành???
Pin nhiên liệu Alcohol

Pin Alcohol:

Pin nhiên liệu dùng Alcohol trực tiếp-DAFC

Pin nhiên liệu dùng Alcohol gián tiếp-IAFC


Ưu, nhược điểm

Ứng dụng

Khả năng phát triển sản xuất
4
Cấu tạo pin DAFC
5
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

Tấm lưỡng cực
7
Sắp xếp lớp màng điện cực-MEA
8
Ghép pin
Để tăng khả năng cung cấp của pin người ta tiến
hành ghép pin.
9
Single DMFC
-

Hiệu suất pin:
khoảng 40%
-
Nhiệt độ hoạt
động: 60-750C
-
Công suất đầu ra:
5-25W
Hiệu suất một số pin Alcohol
10
Nguyên tắc hoạt động DMFC
Tại Anode:
CnH2n+1OH + (2n-1)H2O →
nCO2 + 6nH+ + 6e-
Tại Cathode:
3n/2O2 + 6nH+ + 6ne- →
3nH2O
Phản ứng tổng:
CnH2n+1 + 3/2nO2 →
nCO2 + (n+1)H2O
11
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)ads
Pt-(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)ads
Pt-(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- → 3H2O
Phản ứng tổng của pin
CH3OH + 3/2 O2 → CO2 + H2O
13
Pin IMFC
14
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 .
•
CH3OH 2H2 + CO
•
CO + H2O H2 + CO2
-
Anode: H2 2H+ + 2e-
-
Cathode: 1/2O2 + 2H+ + 2e- H2O
•

15
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
17
Ứng dụng
18
Ứng dụng pin DAFC
19
Hệ thống SFC DMFC
Hệ thống sử dụng Micro-DMFC
OorjaPac DMFC Power
Fuel cell powered toy car
20
-
Nạp nhanh
-
Khởi động nhanh

-
Chạy 6h chỉ với 5cc Methanol
21
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
23
24
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.
25
Nghiên cứu tại Việt Nam