طراحی و ساخت سامانه CHP پیل‌سوختی پلیمری ده کیلووات در کشور

پژوهشکده مواد و انرژی اصفهان وابسته به پژوهشگاه فضایی ایران از اواسط سال 1389 با تصویب، حمایت ونظارت سازمان انرژی‌های نو ایران (سانا)، پروژه «طراحی و ساخت سامانه پیل‌سوختی پلیمری ده کیلووات با امکان استفاده از الکتریسته و گرما به طور همزمان» را کلید زد. هدف اصلی این پروژه، طراحی و ساخت یک سامانه ده کیلووات با افزایش عمق ساخت در داخل کشور بود. این پروژه در ادامه طراحی و ساخت پیل‌سوختی 5 کیلووات، با تمرکز بر دسترسی به دانش فنی، بومی‌سازی، کاربردی کردن آن، امکان تکرارپذیری تولید این محصول به منظور تأمین تقاضای اولیه بازارهای کوچک داخلی و در نهایت دسترسی به تولید در مقیاس‌های بزرگتر و اقتصادی شدن در آینده انجام شده ‌است.
این پروژه، در طی 30 ماه در گروه مولدهای انرژی پژوهشکده مواد و انرژی اصفهان به اجرا درآمد. سامانه پیل‌سوختی 10 کیلووات در ابتدای سال جاری در سایت طالقان سازمان انرژی‌های نو ایران نصب و راه‌اندازی گردید. این سامانه مستقل از شبکه بوده و برق مورد نیاز تجهیزات خود را بدون اتصال به شبکه تأمین می‌کند.
مهندس کوشا معاون پژوهشی پژوهشکده، نمونه‌سازی و تولید نیمه صنعتی صفحات دوقطبی از جنس کامپوزیت پلیمری را گامی اساسی در جهت بومی‌سازی استک پیل‌سوختی پلیمری برشمرد و گفت: »ما علاوه بر کسب فن‌آوری تولید نیمه صنعتی این صفحات در ابعاد گوناگون، توانستیم صفحاتی با ضخامت نازک‌تر نسبت به صفحات خارجی استفاده شده در سامانه پیل‌سوختی 5 کیلووات تولید کنیم. این موضوع موجب شد که ابعاد پکیج پیل‌سوختی 10 کیلووات در عین دو برابر شدن توان دستگاه، با ابعاد پکیج پیل‌سوختی 5 کیلووات یکسان گردد.»
صفحات دوقطبی (Bipolar) تولید شده در پژوهشکده مواد و انرژی اصفهان از جنس صفحات کامپوزیتی ترموست است. استفاده از رزین‌های ترموست در این صفحات به دلیل استحکام بیشتر، مقاومت تغییر ابعادی در مقابل حرارت و توانایی به‌کارگیری در پیل‌های دما بالا و مقاوت شیمیایی بالای آنها مورد توجه قرار گرفته است. با اینکه ضخامت این صفحات بسیار نازک می‌باشد، ترکیب و نحوه پخت آنها به‌گونه‌ای بوده که از مقاومت کافی در برابر فشاری معادل 70 مگاپاسکال برخوردار باشند.
مزیت دیگر سامانه پیل‌سوختی ده کیلو وات، استفاده از تجهیزات با فناوری جدیدتر جهت کاهش صدای سامانه است. به عنوان مثال، کمپرسور هوای به کار رفته در این سامانه بسیار مدرن بوده و در عین حال که دبی معادل 1200 لیتر در دقیقه را برای سامانه فراهم می‌نماید، حداکثر صدای 75 دسی بل تولید می‌نماید که در مقایسه با سامانه 5 کیلو وات حدود 20 درصد پایین‌تر است.
حداکثر برق مستقیم تولید شده توسط این سامانه تولید همزمان برق و گرما 14 کیلووات است و خروجی سامانه هیبرید، 10 کیلووات برق متناوب 220 ولت می‌باشد.
در این پروژه، امکان استفاده هم‌زمان برق و گرما از سامانه 10 کیلووات برای گرمایش محیط اداری یا محیط مسکونی و هم‌چنین تأمین آب‌گرم مصرفی فراهم گردید. با استفاده همزمان از گرما و برق تولیدی، بازده کلی سامانه پیل‌سوختی 10 کیلووات به بیش از 80 درصد می‌رسد.