تم مناقشة رسالة الماجستير للطالب احمد حبيب شلال في قسم الهندسة الهندسة الكيمياوية عن البحث الموسوم ( Investigating the Performance of Zinc-Air Fuel Cell ) في يوم الاربعاء الموافق 5/1/ 2022 وبأشراف أ.د. ابتهال كريم شاكر
وقد تشكلت لجنة المناقشة من السادة
- أ.د. بسمة عباس عبد المجيد جامعة بغداد / كلية الهندسة رئيسا
- أ.م.د. سعد ناهي صالح جامعة تكريت / كلية الهندسة عضوا
- أ.م.د. رشا حبيب سلمان جامعة بغداد / كلية الهندسة عضوا
- أ.د. ابتهال كريم شاكر جامعة بغداد / كلية الهندسة مشرفا
خلاصة البحث
تعتبر خلايا وقود الزنك – هواء (ZAFCs) مصدر طاقة واعدًا يمكن أن ينافس بطاريات الليثيوم أيون وربما خلايا وقود غشاء تبادل البروتون (PEMFCs) للجيل الجديد من تطبيقات النقل وتخزين الطاقة.
في هذا العمل، تم اعتماد ZAFC من النوع المتدفق مع إمكانية إعادة الشحن ميكانيكيًا ، جنبًا إلى جنب مع خلية مشتركة (خلية التحلل الكهربائي) لتجديد الزنك وإعادة تنشيط الالكترولايت في الخلية الرئيسية.
الهدف من هذا العمل إجراء دراسة عملية لمعرفة تأثير نطاقات مختلفة من العوامل التشغيلية التي لها تأثير مباشرعلى كفاءة الخلية مثل معدل تدفق المحلول الالكتروليتي (0-250 مل / دقيقة) ، تركيز المحلول الالكتروليتي (10-60٪ نسبة وزنية من هيدروكسيد الصوديوم KOH) ، درجة حرارة المحلول الالكتروليتي (26-60 درجة مئوية) ، كمية الهواء الداخل الى الخلية (0-8 لتر / دقيقة) ، وتم تحليل تأثيرات كل عامل على أداء الخلية وتم اختيار أفضل النتائج التي تم التوصل اليها من العوامل التشغيلية للحصول على أفضل أداء لتشغيل الخلية.
كما تم حساب سعة الخلية بوحدة (امبير ساعة) ، وكذلك تم دراسة كفاءة خلية تجديد الزنك والمحلول الالكتروليتي ( خلية التحليل الكهربائي) من خلال حساب كفائة التيار ، ودراسة بعض العوامل التي لها تأثير على أداء الخلية مثل الـ(space velocity) وكثافة التيار ، وتم اختيار أفضل النتائج التي تم التوصل اليها من العوامل التشغيلية للحصول على أفضل أداء لتشغيل الخلية.
أفضل أداء لخلية وقود الزنك الهواء كان عندما كان تركيز هيدروكسيد البوتاسيوم 40٪ نسبة وزنية ، وكانت كثافة الطاقة القصوى عند هذا التركيز 95.45 ملي واط / سم 2.
أدت زيادة معدل تدفق الهواء إلى تحسين أداء الخلية مع وجود حمل وبدون حمل (نظام جهد الدائرة المفتوحة (OCV)), اقصى كثافة طاقة لـ ZAFC تم الحصول عليها عند 6 لتر / دقيقة: 96.38 ملي واط / سم 2.
كان أداء خلية الـ ZAFC أثناء دوران الإلكتروليت أعلى من أدائها مع إلكتروليت غير متدفق. كانت الطاقة القصوى المسجلة (108.75 ملي واط / سم 2) عند 250 مل / دقيقة.
تم تحقيق أفضل أداء للخلية عندما كانت درجة حرارة المحلول الالكتروليتي 50 درجة مئوية ، وكانت أفضل قيمة مسجلة لكثافة الطاقة 110.04 ملي واط / سم 2. كانت سعة الخلية التي تم الحصول عليها 2.4امبير-ساعة.
كان أفضل أداء لخلية تجديد الزنك عندما كانت الـ space velocity)) 0.6دقيقة-1.كذلك أفضل أداء لخلية تجديد الزنك هو عند كثافة تيار 200امبير/م2
