گروه مهندسی شیمی
آزمایشگاه پیل سوختی و باتری
دستگاه پتانسیو استات-گالوانو استات
دستگاه پتانسیو استات-گالوانو استات
توصیف دستگاه پتانسیو استات-گالوانو استات:
دستگاه پتانسیواستات به منظور نگهداری پتانسیل (ولتاژ) در مقداری ثابت بین یک الکترود کار و یک الکترود مرجع به کار گرفته میشود. دستگاه گالوانواستات نیز به منظور نگهداری عبور جریان ثابت از یک سل الکتروشیمیایی به کار گرفته میشود. این دستگاه در زمینههای الکتروشیمی، مطالعات خوردگی آزمایشهای ولتامتری استفاده میشود.
کاربردهای دستگاه پتانسیو استات-گالوانو استات:
- رسم منحنی مشخصهی باتری لیتیوم و سلولهای خورشیدی
- رسم نمودارهای مشخصه محلول الکتروشیمیایی
- بدست آوردن توان، بازدهی، ولتاژ مدار باز و جریان مدار بسته در سلولهای خورشیدی
- اندازهگیری مقاومت و رسانایی مواد رسانا و نیمه رسانا
- تعیین میزان پایداری الکتروشیمیایی الکترولیت در باتریها
ویژگیهای دستگاه پتانسیو استات-گالوانو استات:
- رسم نمودار ولتاژ بر حسب جریان
- رسم نمودار جریان برحسب ولتاژ
- قابلیت انتخاب محدودهی جریان و ولتاژ
- قابلیت نمونه برداری تا 1000 نمونه بر ثانیه
- قابلیت تنظیم محدودهی اسکن جریان یا ولتاژ
- محاسبهی شیب نمودار و معادلهی خط منطبق شده بر آن
- محدودهی جریان تا 100 mA در پنج رنج 100 mA, 10 mA, 1 mA, 100 uA, 10 uA
- محدودهی ولتاژV 10 در سه رنج
- امپدانس اندازهگیری ولتاژ بیشتر از گیگا اهم
- نرم افزار مخصوص برای رسم نمودار
- ارتباط مستقیم با کامپیوتر از طریق USB
شرایط محیطی لازم:
برق تک فاز 220 ولت 1 آمپر
میز آزمایش تقریبا دراز
دما و رطوبت مطابق با شرایط کاربری
نمونه اندازهگیری با مقاومت 100 اهم و خطای یک درصد
کامپیوتر با سیستم عامل ویندوز XP ویا جدیدتر و پورت USB
پیل سوختی پلیمری
توصیف پیل سوختی پلیمری:
پیل سوختی غشاء مبادلهی پروتون، که به آن پیل سوختی با غشاء پلیمری (PEMFC) هم گفته میشود، یک نوع پیل سوختی است که علاوه بر کاربردهای ساکن و متحرک، اساساً در کاربردهای حمل و نقل از آن استفاده میشود. وجه تمایز آنها شامل محدودهی پایین‌تر دما و فشار (۵۰ الی ۱۰۰ درجه سانتیگراد) و یک غشاء پلیمری ویژه رسانش پروتون میباشد. پیلهای سوختی با غشاء پلیمری برق تولید میکنند و عملکرد آنها عکس عمل الکترولیز است که برق مصرف می‌کند.
پیل سوختی غشاء مبادلهی پروتون از مجموعهای از غشاء الکترود (MEA) شامل الکترودها، الکترولیت و کاتالیست و لایه‌های پخش گاز تشکیل شده‌اند. لایهای از کاتالیست، کربن و الکترود بر روی الکترولیت جامد پاشیده میشود و یک ورق کربن در هر طرف آن پرس میگردد تا درون سلول محافظت شده و همانند الکترود عمل نماید. اساسی‌ترین قسمت سلول مرز فازی سه‌گانه (TPB) و در مکانی است که الکترولیت، کاتالیست و واکنشگرها با هم آمیخته می‌گردند یا همان جایی که واکنش اصلی سلول اتفاق می‌افتد.
پیل سوختی پلیمری از اجزای زیر تشکیل شده است:
غشاء الکترود: شامل الکترودها، الکترولیت و کاتالیست و لایه‌های پخش گاز
کاربرد های پیل سوختی پلیمری:
- دارای مجموعه الکترود-غشاء جهت تولید توان
- بررسی عملکرد مجموعه الکترود
- پیل سوختی با غشاء پلیمری برق تولید میکنند.
- پیل سوختی اساساً در کاربردهای حمل و نقل استفاده میشود.
ویژگیهای پیل سوختی پلیمری:
- دارای مجموعهی الکترود غشا با واشرهای تفلونی
- نوع کاتالیست: Pt/C
- نوع غشاء: نفیون 212 (قابل سفارش با 115 یا 117)
- مارپیچ شکل
- قابلیت کارکرد تا دمای 90°C
- قابلیت کارکرد تا فشار 2 بار
- plate End: آلومینیوم الیاژی
- جمع کنندههای جریان دارای روکش طلا
- plates Graphite: گرافیت کامپوزیتی ساخت داخل
- اتصالات پنوماتیک
- دارای هیتر فشنگی و پیچ های استیل ضد زنگ
- دارای template برای برش واشر، الکترود و غشاء
شرایط محیطی لازم:
- خروجی دستگاه تست پیل سوختی به درستی به ورودیهای پیل متصل شود.
- درصورت استفاده از گاز هیدروژن خروجی پیل به هوای بیرون ازمایشگاه منتقل شود.
- برای هر تست نشتی اتصالات با کف تست شود.
- تست با پیل در محل خشک و دارای تهویه مناسب نصب شود.
هدایت سنج
توصیف هدایت سنج:
هدایت سنج آزمایشگاهی ابزاریست که به منظور اندازهگیری هدایت الکتریکی محلول‌ها و مایعات الکترولیت ( محلول‌هایی که درآنها حل‌شونده از دو یون مثبت و منفی تشکیل شدهاست) طراحی و ساخته شدهاست. در واقع این دستگاه غلظت یون‌های حل شونده در محلول الکترولیت را اندازه گیری می‌کند.
در محلول‌های الکترولیت میزان تراکم و فراوانی یون‌ها از غلظت‌های بسیار پایین (آب مقطر) تا غلظت‌های بسیار بالا مانند محلول‌های شیمیایی با غلظت بالا متفاوت است. به منظور اندازهگیری میزان کانداکتیوتی محلول‌ها در کاربردهای آزمایشگاهی، پراب دستگاه در داخل نمونه محلول مورد نظر قرار داده میشود. میزان این پارامترها را با اعمال یک جریان الکتریکی متغیر به دو یا چهار الکترود که در مایع غرق شده‌اند و اندازهگیری ولتاژ القا شده در آنها محاسبه میکنند. در این فرآیند همواره کاتیون‌ها به سمت الکترود مثبت و آنیون‌ها به سمت الکترود منفی در حرکتند.
کانداکتیویتیمتر آزمایشگاهی قادر است میزان کانداکتیویتی طیف وسیعی از محلول‌ها را که خود بستگی به چهار عامل غلظت، قابلیت حرکت یون‌ها در مایع، جاذبه بین یون‌ها و دمای مایع دارد، با دقت بالا اندازهگیری نماید. پراب دستگاه با استفاده از یک سیستم الکترود چهارتایی (Four_Pole Probe) مستقیماً وارد محلول موردنظر شده و با اندازهگیری ولتاژ و جریان القا شده در الکترودها و جبرانسازی اثرات دما در رفتار یونی محلول که توسط سنسور دمای طراحی شده در سیستم پراب اندازهگیری میشود، میزان کانداکتیوتی آن محاسبه میشود، در نهایت پس از انجام چند مرحله کالیبراسیون، میزان نهایی پارامترهای اندازهگیریشده بر روی صفحه نمایش نشان داده میشود.
کاربردهای دستگاه هدایت سنج:
- اندازهگیری میزان کانداکتیویتی محلول‌های پسماند در هر مرحله فاضلاب شهری و صنعتی
- اندازهگیری میزان کانداکتیویتی اسیدها و مواد معدنی غیرآلی، آمونیاک، محلول‌های آلی، محلول‌های نمکی و...
- اندازهگیری میزان کانداکتیویتی بسیاری ازمحلول‌های شیمیایی مشتق شده از نفت، آب اکسیژنه، اسیدهای هیدروفلوریک و....
- اندازهگیری میزان کانداکتیویتی و سختی آب در سیستمهای خنک‌کاری و بویلر‌ها در نیروگاه‌های تولید برق
- اندازهگیری میزان کانداکتیوتی انواع نمک‌های‌خوراکی و صنعتی
ویژگیهای دستگاه هدایت سنج:
- اندازهگیری سریع و دقت بالا در اندازهگیری توسط پراب اندازهگیری چهار پل
- اعلام هشدار در شرایط نامناسب کاری مانند خطا در ارتباط، کاهش ولتاژو....
- ایزوله بودن در برابر نویزهای الکتریکی و ارتعاشات مکانیکی
- امکان اتصال مستقیم پرینتر وچاپ نتایج بر روی کاغذ
شرایط محیطی لازم:
- دقت کنید که محل قراردادن دستگاه مرطوب نباشد. رطوبت بیشاز حد معمول می تواند وارد بخشهای الکترونیکی دستگاه شود و موجب بروز ایرادات سختافزاری شود.
- در صورتی که از دستگاه در سالنهای تولید استفاده مینمایید بهتر است آن را روی یک جعبه یا میز مخصوص قراردهید تا از ورود احتمالی آب و مواد مختلف به داخل محفظهی آن جلوگیری شود.
- حداکثر دمای نمونه 100 درجه سانتیگراد
- منبع تغذیهی برق شهری با ولتاژ 220ولت
- کانداکتیویتیمتر آزمایشگاهی در بیشتر موارد با توجه به شرایط جوی میتواند در فضاهای باز و مسقف مورد استفاده قرارگیرد. با این حال توصیه میشود محلی را برای استفادۀ دائمی از دستگاه انتخاب کنید که دمای آن بین 20 تا 27 درجه سانتیگراد باشد.
- برای حصول نتایج دقیقتر بهتر است محلول درون ظرف شیشه ای و یا پلاستیکی ریخته شود (ظرف فلزی باعث ایجاد خطا در اندازه گیری میشود).
- در صورتی که از ظرف فلزی استفاده مینمایید بهتر است هنگام اندازهگیری پراب از دیوارههای ظرف فاصله داشته باشد.
- بهترین حالت قراردادن پراب در داخل محلول به صورت عمودی میباشد.
- وجود حباب و کف در محلول باعث ایجاد خطا در اندازهگیری میگردد لذا در هنگام اندازهگیری این مسئله را در نظر داشته باشید.