Đại Học Công Nghệ Đồng Nai
Khoa Khoa Học-Ứng Dụng-Sức Khỏe
Bài Tiểu Luận Mơn Hóa Lý
Đề Tài:Pin Nhiên Liệu
Giảng Viên Hướng Dẫn:Nguyễn Hải Đăng
Nhóm Sv:Nhóm 3


Danh sách thành viên nhóm

STT

Họ Và Tên

Mssv

Nhiệm Vụ

1

Lê Xn Hồng Long(nt)

151901763

Soạn Chương 3,Tổng hợp

2

Ngơ Dương Đức Chính

151901597

Soạn Chương 4,Tổng Hợp,Trình Bày

3

Lê Hồi Bảo

151901748

Soạn Chương 2

4

Lê Đình Đơng

151901596

Soạn chương 1


Mục Tiêu Bài Học

-Biết được cấu tạo,hoạt động,tính ứng dụng… của pin nhiên liệu
-Trình bày tóm tắt được q trình hoạt động,q trình sản xuất,tính ứng dụng của pin nhiên liệu
-Có cái nhìn khách quan về pin nhiên liệu-một nguồn năng lượng mới liệu có khả quan?
.
…


Lời Mở Đầu


Động cơ đốt trong hiện nay thải quá nhiều khí thải có hại cho sức khỏe con người và môi trường???
Động cơ đốt trong tiêu tốn quá nhiều năng lượng mà hiệu suất không cao???
Các nguồn năng lượng có nguồn gốc hóa thạch đang dần cạn kiệt???
Pin,acquy… tuổi thọ không cao? Khi thải bỏ thải ra nhiều chất độc hại??


Lời Mở Đầu

Có Giải pháp nào cho tất cả các vấn đề trên hay không???

Xin chào! Tôi là pin nhiên liệu


Ý tưởng phát triển pin nhiên liệu

Hydro là nguồn năng lượng lý tưởng, có nhiệt năng riêng cao đồng thời khơng gây ơ nhiễm mơi trường. Mặt khác,
hydro có thể điều chế từ nhiều nguồn khác nhau nên không phụ thuộc vào nhiên liệu hóa thạch. Từ đó, ý tưởng pin
nhiên liệu sử dụng hydro ra đời.


I.Chương I:Các Khái Niệm Cơ Bản
1.Sơ lược về pin nhiên liệu(Fuel cell)

Thông tin từ một số nguồn:



Theo Wikipedia: Các tế bào nhiên liệu, hay còn gọi là "pin nhiên liệu", biến đổi năng lượng hóa học của nhiên liệu, thí dụ như là hiđro,
trực tiếp thành năng lượng điện.




Theo devi-reneweble:Pin nhiên liệu là thiết bị điện hóa biến đổi trực tiếp hóa năng (thường là khí hydro, methanol, ethanol,và chất oxy
hóa như oxy) thành điện năng. 



Pin nhiên liệu là một sản phẩm mới,có phần chưa được phổ biến. So sánh với các loại pin cổ điện như lithium,acquy,lipo…Pin nhiên
liệu tạo ra dòng điện bằng cách sử dụng các phản ứng hóa học thường là cung cấp khí hidro vào để duy trì dịng điện và pin chỉ”hết
điện” khi dịng khí hidro ngừng cung cấp nên có hiệu suất cao hơn đồng thời hạn chế tạo ra chất thải gây ô nhiễm môi trường


2.Cấu tạo cơ bản của một pin nhiên liệu



Mô phỏng một pin nhiên liệu

Catot

Anot
H2 in/out




Pin nhiên liệu có cấu tạo đơn giản bao gồm ba lớp nằm trên nhau:
– Lớp thứ nhất là điện cực nhiên liệu – anode.
– Lớp thứ hai là chất điện giải dẫn proton – màng.

– Lớp thứ ba là điện cực khí oxy – cathode.
Hai điện cực được làm bằng chất dẫn điện (kim loại, than chì, …). Trên bề mặt các điện cực có phủ một lớp chất xúc tác. Chất xúc tác làm bằng bột
platinum, phủ rất mỏng lên giấy than hoặc vải than, rất nhám và rổ với những lỗ rất nhỏ. Mặt nhám tiếp xúc với khí hydro và oxy, mặt phẳng mềm tiếp
xúc với tác nhân hóa học.



Chất điện giải được dùng từ nhiều chất khác nhau tùy thuộc vào loại của pin: có loại ở thể rắn, có loại ở thể lỏng và có cấu trúc màng. Vì một pin riêng
lẻ chỉ tạo được một điện thế rất thấp cho nên tùy theo điện thế cần dùng thì nhiều pin được ghép lại với nhau, tức là chồng lên nhau. Ngoài ra, hệ thống
đầy đủ cần có các thiết bị phụ trợ như máy nén, máy bơm, để cung cấp các khí đầu vào, máy trao đổi nhiệt, hệ thống kiểm tra các yêu cầu, sự chắc chắn
của vận hành máy, hệ thống dự trữ và điều chế nhiên liệu…


II.Chương II.Hoạt Động & Phân Loại Pin Nhiên Liệu
1.Mô tả khái quát



Tóm tắt hoạt động



+
-Khí hidro đi vào dưới áp suất cao và xúc tác của Pt,mỗi phân tử H 2 sẽ mất đi 2e để trở thành ion H tập trung ở
Anote(+)

2-




-Ở Catot,khí oxi đi vào và nhận 2e để trở thành O



+
2-Trong điều kiện xúc tác đầy đủ,hai ion H và O sẽ kết hợp nhau tạo ra H2O đồng thời dòng e di chuyển từ

tập trung tại bề mặt catot

anot sang catot tạo thành dịng chuyển dịch có hướng của các electron(định nghĩa về dòng điện) tạo ra dòng điện


2.Hoạt động về mặt hóa học



Về phương diện hóa học pin nhiên liệu là phản ứng ngược lại của sự điện phân. Nhiên liệu (khí H2) được dẫn liên tục vào điện cực
anot; cịn chất oxy hóa, thơng thường là khí oxy, được đưa vào catot



H2 đi qua màng xúc tác dưới tác dụng của áp suất. Khi một phân tử H2 đến tiếp
+
xúc Pt, sẽ bị phân tách thành 2H và 2e
+
Phản ứng tại anot: H2 →2H  +2e



+

Các proton H di chuyển trong chất điện giải xuyên qua màng đi đến catot. Các điện tử được giải phóng đi từ anot qua mạch bên ngoài
+
về catot kết hợp với khí oxy và các ion H sinh ra nước đồng thời tạo ra dịng điện ở mạch ngồi
1
+
Phản ứng tại cathode: /2O2 + 2e + 2H → H2O



1
Phản ứng tổng quát trong pin nhiên liệu: H2 + /2 O2 →H2O 


Video mô phỏng


Điều lý thú là bản thân pin nhiên liệu không chỉ cung cấp năng lượng mà còn cung cấp
nước uống siêu sạch cho con người vì nước là chất thải của pin nhiên liệu hydro.


3.Phân loại pin nhiên liệu

a)Pin nhiên liệu dùng màng polymer rắn làm chất điện giải (PEMFC)

Pin PEMFC


a)Pin nhiên liệu dùng màng polymer rắn làm chất điện giải (PEMFC)
-Pin PEMFC dễ bảo dưỡng,có hiệu suất và tính ổn định cao,nhiệt độ hoạt động của pin thấp,ít mài mòn và dễ bảo
dưỡng


-Pin PEMFC đòi hỏi nguồn nguyên liệu tham gia phải có độ tinh khiết rất cao


b)Pin nhiên liệu dùng axit phosphoric (PAFC)
-Loại pin nhiên liệu này có tiềm năng phát triển rất lớn do có kích thước nhỏ gọn sử dụng cho các máy phát điện tư nhân.

Pin PAFC


b)Pin nhiên liệu dùng axit phosphoric (PAFC)
Tuy nhiên loại pin này có nhiệt độ hoạt động rất cao
trường ơ tơ là gần như không thể

(300C-600C) nên cần nhiều nhiệt độ hơn để hâm nóng vì vậy việc đứa vào thị


c)Pin nhiên liệu oxit rắn (SOFC)
-Pin SOFC có năng suất tương đối cao,hoạt động không cần chất xúc tác Pt nên giảm nguy cơ nhiễm độc CO.

Pin SOFC


c)Pin nhiên liệu oxit rắn (SOFC)
-Pin SOFC có khả năng hydro ở nhiệt độ cao dễ dàng,nguồn nguyên liệu đầu vào không yêu cầu sự
độ tinh khiết cao phù hợp cho các nhà máy phát điện


c)Pin nhiên liệu oxit rắn (SOFC)
-Tuy nhiên Pin SOFC lại địi hỏi một nhiệt độ hoạt động rất cao,

quy trình bảo dưỡng chặt chẽ và độ tin cậy rất thấp.Vì lí do an tồn nên việc sử dụng pin SOFC trong thực tế là không
thể.


d)Pin nhiên liệu cacbonat nóng chảy (MCFC)
-Về cơ bản pin MCFC cũng giống như pin SOFC,có nhiệt độ hoạt động cao,sử dụng hơi nước để chạy tuabin thích hợp cho các nhà máy phát
điện lớn