الجمع بين الحرارة والطاقة نظام خلية الوقود هو نوع من الطاقة المتكاملة جهاز تحويل الطاقة الكيميائية الوقود مباشرة إلى الطاقة الكهربائية والطاقة الحرارية من خلال رد فعل الكهروكيميائية . وفيما يلي تحليل مفصل عن تكوين الأساسية والصيانة .

تكوين النظام

1 - كومة خلية الوقود ( وحدة توليد الطاقة الأساسية )

- غشاء تبادل البروتون ( بيم ) أو أكاسيد صلبة ( SOFC ) : وفقا لنوع الوقود المختار ، بيم ينطبق على وقود الهيدروجين ، ودرجة حرارة التشغيل منخفضة ( 60-80 ℃ ) ؛ SOFC مناسبة للغاز الطبيعي أو الميثانول ، وارتفاع درجة حرارة التشغيل ( 600-1000 ℃ ) .

- الأقطاب والمحفزات : الأنودات ( تفاعل أكسدة الهيدروجين ) والكاثود ( تفاعل اختزال الأكسجين ) ، والمحفزات ، ومعظمها من البلاتين أو النيكل القائم على المواد ، التي تتطلب تقييما دوريا للنشاط الاضمحلال .

- لوحة مزدوجة القطبية : إجراء وفصل البطارية مونومر ، مصنوعة من الجرافيت أو المعدن ، تتطلب معالجة التآكل .

2 - نظام إمدادات الوقود

- تخزين الهيدروجين / الميثان ونقله : صهاريج تخزين الهيدروجين ذات الضغط العالي أو وحدات إنتاج الهيدروجين المصلح ( مثل إصلاح بخار الميثانول ) ، مزودة بصمامات تنظيم الضغط ومرشحات ( لإزالة جزيئات الشوائب ) .

- جهاز الترطيب : يحافظ على ترطيب الأقطاب الكهربائية ( بيم يحتاج إلى ترطيب ) والتحكم في الرطوبة عن طريق المرطب أو تعميم نظام المياه .

3 - نظم الإمداد الجوي

- ضاغط الهواء مع مدخل الهواء الترشيح : الهواء المضغوط إلى 0.1-0.3 الآلام والكروب الذهنية ، تصفية الغبار ، ضباب النفط وغيرها من الشوائب ( فلتر عنصر يحتاج إلى استبدال بانتظام ) .

- الضغط و تبديد الحرارة : ارتفاع في درجة الحرارة نوع ( مثل SOFC ) يجب أن تكون مجهزة مبادل حراري لتسخين كمية الهواء باستخدام حرارة العادم .

4 - وحدات التوليد المشترك للطاقة

- نظام استرداد الحرارة من النفايات : يستخدم حرارة النفايات من خلايا الوقود ( الماء الساخن في 50-80 درجة مئوية أو الغاز الساخن في 100-200 درجة مئوية ) لاستخلاص الحرارة من خلال مبادل حراري لوحة أو أنبوب حراري لأغراض التدفئة أو الماء الساخن أو التبريد الامتصاصي .

- وحدة إدارة الحرارية : ضبط تدفق المبرد ، والحفاظ على درجة حرارة البطارية موحدة ، وتجنب الانهاك المحلية .

5 - الطاقة ونظم التحكم

- تحويل العاصمة / AC ( DC / AC ) : العاكس تحويل العاصمة إلى تيار متردد ، ومناسبة لشبكة الكهرباء أو تحميل الطلب .

- منصة رصد ذكي : في الوقت الحقيقي رصد الجهد ، التيار الكهربائي ، درجة الحرارة ، الضغط وغيرها من المعالم ، من خلال المجلس التشريعي الفلسطيني أو نظام سكادا لتحقيق التلقائي بدء وإيقاف ، تحميل التكيف .

النقاط الرئيسية في صيانة النظام

1 - الصيانة اليومية

- التنظيف والتفتيش :

- التحقق يومياً من وصلات الوقود إلى خطوط الهواء لمنع التسرب ( الكشف عن تسرب الماء والصابون ) .

- تنظيف فلتر عنصر ، وخاصة في نهاية فلتر الهواء ( تراكم الغبار يمكن أن يؤدي إلى زيادة في مقاومة السحب ) .

- مسح سطح كومة البطارية مع الماء المكثف ، وتجنب تآكل لوحة مزدوجة القطبية .

- رصد البارامترات :

- تسجيل منحنيات الجهد والتيار ودرجة الحرارة ، والتحقيق في أسباب تقلبات غير طبيعية ( على سبيل المثال ، الجهد متجانسة أقل من 10 ٪ من المتوسط ) .

- معايرة أجهزة الاستشعار بانتظام ( مثل مجسات تركيز الأوكسجين وأجهزة الاستشعار الهيدروجين ) .

2 - الصيانة الدورية العميقة

- صيانة أنظمة الوقود :

- التحقق من ختم خط الهيدروجين كل 500 ساعة واستبدال الشيخوخة الختم الدائري .

- تنظيف المصلح ( إن وجد ) لإزالة الترسبات الكربونية أو التحجيم المحفز .

- صيانة النظم الجوية :

- استبدال فلتر الهواء كل شهر ، والتحقق من حالة الشحوم ضاغط الهواء .

- تنظيف الشاحن التربيني ( إذا مجهزة ) لمنع تراكم الرماد من ريش من التأثير على الكفاءة .

- صيانة الإدارة الحرارية :

- تنظيف الاوساخ السطحية من حرارة النفايات مبادل حراري ( مثل ترسب أيونات الكالسيوم والمغنيسيوم ) ، وضمان كفاءة التبادل الحراري .

- اختبار الرقم الهيدروجيني المبرد سنويا ، وتجديد أو استبدال التجمد / منزوع الأيونات المياه .

3 - دورة استبدال المكونات الرئيسية

- طبقة محفز : استبدال البطارية بيم لمدة 2-3 سنوات تقريبا ( فقدان البلاتين يؤدي إلى انخفاض في الأداء أكثر من 30 ٪ .

- غشاء تبادل البروتون : 1-2 سنوات التفتيش ، ثقب أو تليين الغشاء يجب استبدالها فورا .

- لوحة مزدوجة القطبية : لوحة معدنية تحتاج إلى إصلاح مع طلاء مقاومة للتآكل ، الجرافيت لوحة بانتظام الأرض الاتصال السطح .

4 . خطأ العلاج الأمثل

- أخطاء شائعة :

- تفاوت الجهد : بطارية متآلفة غير صالحة ويجب تفكيكها أو إصلاحها أو استبدالها .

- عدم كفاية توليد الحرارة : التحقق من معدل تدفق الوقود أو نشاط الحفاز .

- مخاطر التسرب : الكشف عن العزل ، وإصلاح تلف الطبقة العازلة .

- تحسين الكفاءة :

- ضبط نسبة الوقود إلى الهواء المتشكلات ( λ = 1.1-1.3 ) لتجنب الإفراط في الاستهلاك .

- استخدام حرارة النفايات لتسخين الوقود أو كمية الهواء ، وتحسين كفاءة الطاقة الشاملة للنظام .

ثالثاً - الوقف الطويل الأجل والتخلص من حالات الطوارئ

1 . تعطيل الحماية

- إفراغ الوقود مع المبرد ، وحقن غاز خامل ( مثل النيتروجين ) لمنع أكسدة الكهربائي .

- تشغيل مرة واحدة في الشهر على المدى القصير ( 1-2 ساعات ) للحفاظ على أجزاء مشحم ونشط .

2 - التأهب لحالات الطوارئ

- تسرب الهيدروجين : قطع إمدادات الغاز على الفور ، بدء تخفيف مروحة ، تعطيل المعدات الكهربائية .

- الانذار الانهاك : التوقف في حالات الطوارئ ، والتحقق من ما إذا كانت حلقة التبريد مسدودة .