به تارنمای سازمان انرژی های تجدیدپذیر و بهره وری انرژی برق خوش آمدید.

 

هیدروژن و پیل سوختی:

ردیف

 ظرفیت نصب شده

مکان

نام شرکت مجری یا مشاور

1

خرید ، نصب و راه اندازی پیل سوختی پلیمری 25 کیلووات متصل به شبکه

طالقان

سازمان انرژی های نو ایران (سانا)

2

راه اندازی پیل سوختی پلیمری 5 کیلووات تولید همزمان برق و حرارت chp

 

 

طالقان

سازمان انرژی های نو ایران (سانا)

3

راه اندازی پیل سوختی پلیمری 1 کیلووات دما بالا

طالقان

سازمان انرژی های نو ایران (سانا)

4

راه اندازی پیل سوختی پلیمری 1.2 کیلووات دما پایین

طالقان

سازمان انرژی های نو ایران (سانا)

5

راه اندازی پیل سوختی پلیمری 10کیلووات

 

 

طالقان

سازمان انرژی های نو ایران (سانا)

42,2

جمع کل ظرفیت به کیلووات

 

فعالیتها در حوزه هیدروژن و پیل سوختی:

1-خرید ، نصب و راه اندازی پیل سوختی پلیمری 25 کیلووات متصل به شبکه

سازمان انرژی های نو ایران در خرداد ماه 1385 مناقصه ای تحت عنوان " خرید ، نصب و راه اندازی سیستم پیل سوختی  25 کیلووات پلیمری " را برگزار نمود و پس از بررسی فنی و بازرگانی در نهایت از بین 5 شرکت ،شرکت ریل صنعت دنا برنده مناقصه اعلام گردید و قرارداد فوق در مهر ماه 1385 بین دو طرف مبادله گردید . در مرداد ماه 1386 دو دستگاه پیل سوختی به ظرفیت مجموع 25 کیلوات و تجهیزات جانبی آن در سایت طالقان تحویل و عملیات نصب و راه اندازی به انجام رسید.

  2-انجام مطالعات پیک سایی نیروگاههای متعارف کشور به وسیله پیل سوختی

در این پروژه  تحقیقاتی برق ساعات off- peak  توسط دستگاه الکترولیز مصرف شده و هیدروژن تولید می گردد . هیدروژن در مخازن مخصوص هیدروژن نگهداری و ذخیره می گردد و در ساعات peak مصرف انرژی این هیدروژن توسط مبدل پیل سوختی به انرژی الکتریکی تبدیل و وارد شبکه می گردد. این پروژه در سال 1383 اجرا گردید و از نتایج آن می توان به استفاده از پیلهای سوختی جهت ذخیره انرژی در ساعات  off- peakدر نیروگاهها اشاره نمود.

 3-پایلوت انرژی مستقل از شبکه بر پایه هیدروژن خورشیدی و پیل سوختی

این پروژه در سال 1375 شروع و در سال 1384 خاتمه یافته است. پایلوت مستقل از  شبکه با تبدیل انرژی نورانی خورشید به انرژی الکتریکی امکان تولید و ذخیره هیدروژن را به عنوان حامل انرژی فراهم می‌آورد. این حامل می‌تواند پس از ذخیره شدن در زمان و مکان مناسب مجدداً توسط پیل سوختی به انرژی الکتریکی تبدیل شده و نیاز مصرف کننده نهایی را فراهم آورد. اجزاء اصلی این پایلوت به شرح زیر عبارتست است از:

  • سیستم فتوولتائیک به ظرفیت 10 کیلووات
  • سیستم الکترولیز به ظرفیت 5 کیلووات و ظرفیت اسمی تولید 1 نرمال مترمکعب در ساعت هیدروژن
  • سیستم پیل سوختی به ظرفیت 2/1 کیلووات از نوع پلیمری
  • مخزن هیدروژن

در حال حاضر این پایلوت در سایت انرژیهای نو طالقان راه‌اندازی شده و در مرحله برداشت اطلاعات می‌باشد .

 4-خرید، نصب، راه اندازی و بهینه سازی سیستم الکترولیز قلیایی آب به ظرفیت 200 کیلووات

در سال 1378سیستم الکترولیز قلیایی آب به ظرفیت Nm3/hr40 از شرکت اورالخیم ماش روسیه خریداری و در انتهای سال 1379 به سایت انرژیهای نو طالقان منتقل گردید البته بعلت آماده نبودن سایر سیستمهای طرح جامع هیدروژن از جمله سیستم مایع سازی هیدروژن، بعلت عدم همکاری پیمانکار روسی جهت نصب و راه‌اندازی، امکان راه اندازی آن در آن زمان میسر نگردید. نهایتاً پس از بازدید از نیروگاههای کل کشور که سیستمهای مشابه این سیستم را دارا بودند، تیم کارشناسی به این نتیجه رسیدند که این سیستم بالاترین ظرفیت در میان سیستمهای مشابه در کل کشور می‌باشد در ضمن این پتانسیل در کشور وجود دارد که عملیات نصب، راه‌اندازی و بهره‌برداری از این سیستم در داخل کشور و به دست متخصصان داخلی انجام پذیرد؛ ابتداً شناسایی و بررسی شرکتهای پیمانکار ذیصلاح در سطح کشور در دستور کار قرار گرفت تا اینکه در انتهای سال 1385، شرکت طراح نیروی پارس بعنوان شرکت پیمانکار ذیصلاح انتخاب و عقد قرارداد با آن شرکت صورت پذیرفت و عملیات اجرایی نصب و راه‌اندازی سیستم زیر نظر شرکت مشاور قدس نیرو آغاز گردید. تعمیرات این سیستم  در بخش برق و ابزار دقیق (ترانس، رکتیفایر، تابلوی MCC‌ وPLC) کلیه طراحی‌ها و ساخت تجهیزات در داخل کشور انجام و در بخش مکانیک کلیه تجهیزات مشتمل بر لوله‌ها، اتصالات و... خریداری و در بخش فرایند، کلیه اسناد و مدارک در داخل کشور و بدست متخصصان داخلی تولید و عملیاتی گردید. این سیستم در اسفندماه سال1386 بر اساس استانداردهای متداول دنیا با موفقیت نصب و راه‌اندازی گردید . از دستاوردهای اصلی این پروژه می توان به تولید هیدروژن در پروژه احداث پایلوت نیمه صنعتی در سایت طالقان اشاره نمود.

 5-طراحی و ساخت تک سل پیل سوختی اکسید جامد

این پروژه در سال 1387 شروع و در سال 1389 خاتمه یافت. مطابق با اهداف سند راهبردی ملی توسعه فناوری پیل سوختی در کشور هدف این پروژه تسلط بر فناوری طراحی و ساخت تکسل و تولید نمونه پیل سوختی اکسید جامد می باشد. این فاز شامل چهار مرحله زیر می باشد:

  • مطالعات کتابخانه ای منابع و مراجع
  • امکان سنجی ساخت تک سل پیل سوختی با امکانات موجود
  • نتیجه گیری
  • شبیه سازی عددی

از دستاوردهای آن می توان به تولید نمونه پیل سوختی اکسید جامد اشاره نمود.

 6-طراحی،ساخت و تولید مجموعه الکترود –غشا برای توده 5kw پیل سوختی با هدف تدوین دانش فنی ساخت مجموعه الکترود غشا

این پروژه در سال 1389 آغاز شده است. پس از بررسی توانمندی و نقاط ضعف کشور در هر یک از زیر اجزای پیل‌سوختی پلیمری براساس موارد اشاره شده در اقدام 6 برنامه عملیاتی سند راهبرد ملی توسعه فناوری پیل‌سوختی مشخص گردید که ساخت مجموعه الکترود غشاء از نقاط ضعف کشور در حوزه زیر ساختهای پیل‌سوختی است که در این پروژه به رفع این مورد پرداخته شده است. دستاورد اصلی این پروژه بومی کردن و تدوین دانش فنی ساخت مجموعه الکترود- غشاء پیل‌سوختی پلیمری می‌باشد که دارای عملکردی مساوی و یا بهتر از مجموعه الکترود- غشاء تجارتی جهت کاربرد در پیلهای سوختی می باشد.

 7-ساخت باتری وانادیومی 01/0 و 1 کیلووات

در سال 1381 پروژه ساخت اولین تک سل باتری وانادیومی در کشور توسط وزارت نیرو تعریف و تحقیقات بنیادی وکلاسیک در این زمینه آغاز گردید. به این ترتیب در سال 1383 ساخت این باتری تماماً توسط کارشناسان داخلی انجام شد. در ادامه توسعه این فناوری با تحقیقات گسترده در سال 1385 استک 6 ولتی این باتری با هدف دستیابی به دانش فنی ساخت استک به انجام رسید و مطالعات و طراحی‌‌های لازم برای ساخت نمونه نیمه صنعتی باتری وانادیوم به ظرفیت نامی 1 کیلووات آغاز و در سال 1386 نیز ساخت سیستم یک کیلوواتی اتمام یافت .‌ این سیستم ها می توانند ذخیره انرژی را با توانهای کوچک (5 کیلووات) تا بزرگ (10 مگاوات) تحت پوشش قرار دهند . از امتیازات این سیستم مستقل بودن ظرفیت از توان آن است به طوری که با یک توان ثابت و مشخص (کیلو وات) می توان آن را در ظرفیت های (کیلووات ساعت) متفاوت (یک ساعت تا چندین ساعت) طراحی و اجرا کرد. 

از دیگر ویژگی های این سیستم می توان به امکان همزمانی شارژ و دشارژ سیستم ، امکان شارژ در ولتاژهای متغیر و متفاوت ، امکان پاسخ سریع به تقاضای انرژی الکتریکی ، عدم آلودگی محیط زیست و طول عمر زیاد اشاره کرد .

این سیستم ها در تولید پراکنده ( DG) ، تغییر ساعات اوج مصرف و به عنوان UPS ‌استفاده می شوند .

 8-ساخت صفحات دوقطبی پلیمری ترموپلاستیک برای پیل سوختی پلیمری

پیل سوختی از اجزایی نظیر صفحات دو قطبی تهیه شده است و نحوه عملکرد آن در پیل تأثیر مستقیمی بر راندمان و خروجی سیستم دارد. روشهای متفاوتی برای ساخت صفحات دوقطبی وجود دارد و برمبنای انتخاب روش، از مواد متفاوتی برای ساخت استفاده شده است. در این پروژه هدف دستیابی به تکنولوژی ساخت صفحات دوقطبی پلیمری ترموپلاستیک است. در این روش پلیمر ترموپلاستیک با ذرات دوده و یا گرافیت مخلوط شده و سپس در دستگاه قالب گیری فشاری با شکل مورد نظر قالب گیری می‌شود. این پروژه در سال 1384 شروع و در سال 1385 پایان یافت. از دستاوردهای اصلی آن می توان به دستیابی به فناوری ساخت صفحات دوقطبی پلیمری ترموپلاستیک برای پیل سوختی پلیمری اشاره نمود.

 9-تدوین و تصویب سند راهبرد ملی توسعه فناوری پیل سوختی  و فعالیتهای دبیر خانه کمیته راهبردی پیل سوختی

با هدف توسعه و بومی سازی این فناوری، کمیته راهبری پیل سوختی در سال 1381 با ابتکار معاونت امور انرژی و حضور اکثر سازمانها و نهادهای ذینفع رشد و توسعه فناوری پیل سوختی در کشور از جمله دفتر همکاریهای فناوری ریاست جمهوری، سازمان مدیریت و برنامه‌ریزی، سازمان حفاظت محیط زیست، سازمان انرژی‌های نو ایران، معاونت امور انرژی وزارت نیرو، توانیر، پژوهشکده صنعت نفت، سازمان بهینه سازی مصرف سوخت کشور ( به نمایندگی از وزارت نفت)، سازمان گسترش و فناوری اطلاعات، سازمان پژوهشهای علمی و صنعتی ایران(به نمایندگی از وزارت علوم، تحقیقات و فناوری) و نیز شرکتهای خودروسازی ایران خودرو و سایپا، مرکز تحقیقات زیست محیطی دانا و شرکت فن‌آوری هیدروژن هزاره سوم در معاونت امور انرژی وزارت نیرو تشکیل گردید.

در خلال جلسات اولیه این کمیته، لزوم انجام مطالعات علمی و دقیق در خصوص تعیین ضرورتها و چگونگی رویکرد جمهوری اسلامی ایران به فناوری پیل سوختی مشخص گردید.

 10-خرید، نصب راه اندازی و بهره برداری دستگاه الکترولیز قلیایی Nm3/hr30

این پروژه در سال 1380 تا 1388 به انجام رسیده است. روش الکترولیز آب پس از روش رفورمینگ گاز طبیعی یکی از شناخته شده‎ترین روشهای تولید هیدروژن بر پایه منابع غیرفسیلی است. در صورتی که الکتریسیته مورد نیاز آن از منابع تجدیدپذیر تأمین گردد، یک سوخت پاک تلقی می‌شود. دستگاههای الکترولیز آب بخوبی با انواع انرژیهای تجدیدپذیر سازگار شده و به سیستمهای تولید پراکنده هیدروژن اجازه می‌دهند تا در ساعات پیک، میزان مصرف را مدیریت کنند و با استفاده از هیدروژن ذخیره شده و بکارگیری آن در پیل‌های سوختی، مشکل کمبود انرژی در زمان پیک بار را تا حدودی تأمین نمایند. از دستاوردهای این پروژه می توان به مطالعه در خصوص سیستم الکترولیز آب، بهره برداری و مرتفع کردن ایرادات سیستم الکترولیز 30 نرمال و انجام لوله کشی های فرایندی دستگاه خالص ساز هیدروژن و اتصال آن به سیستم الکترولیز اشاره نمود.

 11-خرید، نصب و راه‌اندازی یک واحد سیلندر پرکنی گاز هیدروژن به ظرفیت Nm3/hr30

سایت انرژیهای نو طالقان بعنوان یکی از سایتهای تحقیقاتی و اجرایی سازمان انرژیهای نو ایران با هدف نمایش عملکردی سیستم‌های انرژی تجدیدپذیر منجمله سیستم انرژی هیدروژنی تأسیس گردید و با توجه به برنامه‌ریزیهای انجام شده، طرح پایلوت فناوری سیستمهای هیدروژنی با هدف دستیابی به تکنولوژیهای هر یک از اجزا و بومی‌سازی آنها بر اساس مشخصات فنی ارائه شده از سوی مشاور طرح (شرکت مشاور قدس نیرو) آغاز گردید. در بخش فشره‌سازی و عرضه هیدروژن از یک واحد سیلندرپرکنی هیدروژن به ظرفیت Nm3/hr30 استفاده شده است که عملیات نصب، تست، راه‌اندازی و آموزش راهبری سیستم در دی ماه1390 با حضور نمایندگان شرکت سازنده، شرکت هوایار (پیمانکار داخلی)، کارشناسان دفتر هیدروژن و پیل‌سوختی سازمان انرژیهای نو ایران و شرکت مشاور قدس نیرو (مشاور طرح) در محل سایت انرژیهای نو طالقان به انجام رسید.

 12-ساخت و سنتز پودر (Lanthanum Strontium Cobalt Iron Oxide) LSCF و بررسی عملکرد آن در پیل سوختی اکسید جامد

در کنار ساخت قرص و تک‌سل SOFC، بررسی و پژوهش بر روی ساخت کاتد از اهمیت خاص برخوردار است. کاتد به عنوان یکی از اجزای اصلی تک‌سل پیل‌سوختی اکسیدجامد نقش مهمی در تکمیل زنجیره ساخت خواهد داشت. از اهداف این پروژه می توان به طراحی، تهیه و ساخت پودر موردنیاز برای تولید کاتد پیل‌سوختی اکسیدجامد و آماده‌سازی برای تولید کاتد در تک‌سل پیل‌سوختی اکسیدجامد و بهینه‌سازی آن در تک‌سل پیل‌سوختی اشاره نمود.

 13-ارزیابی مواد و تجهیزات لازم برای بومی‌سازی حداکثری پیل سوختی اکسیدجامد در کشور

این پروژه در بازه زمانی سال های 89 تا 90 انجام شده است. بر اساس سند راهبرد ملی توسعه فناوری پیل سوختی ساخت سیستم پیل های سوختی اکسید جامد یکی از اهداف کلیدی تسلط بر فناوری پیل سوختی بوده که طبق سیاست های کلان سند که باید "توسعه بهره گیری از پیل های سوختی در کشور و کاربردی کردن آن در بخش های اقتصادی و تولیدی" مد نظر باشد. در راستای تحقق این اهداف باید اطلاعات مناسبی از طریق یک مشاور متبحر کسب نمود تا پیش نیاز برنامه ریزی پروژه های آتی سازمان قرار گیرد. ارائه تحلیل کامل در مورد ضرورت و امکان بومی سازی ساخت مواد و دستگاهها بر اساس پارامترهای نیاز و ضرورت و ارائه نمودارهای لازم در مورد پیش نیازهای ضروری تولید مواد و تجهیزات و برنامه پیشنهادی برای بومی سازی فرآیند ساخت اجزا و سیستم پیل سوختی اکسید جامد، تکمیل و به روز رسانی برنامه عملیاتی سند پیل سوختی از اهداف اصلی این پروژه بوده است.

 14-خرید یک واحد هیدرید فلزی جهت شارژ سیستم پیل سوختی یک کیلووات دما بالا

با هدف شناخت عملی و نمایش عملکردی سیستمهای انرژی هیدروژنی، تحقیق و بررسی بر روی فناوریهای ذخیره‌سازی هیدروژن بصورت جامد نظیر هیدریدهای فلزی از اهمیت بسزایی برخوردار است از سوی دیگر با عنایت به اقدامات برنامه عملیاتی سند راهبرد ملی توسعه فناوری پیل سوختی کشور در حوزه فناوریهای ذخیره‌سازی هیدروژن، تسلط بر فناوری طراحی و ساخت مخازن ذخیره‌سازی هیدروژن و تولید نمونة آن از اهمیت بسزایی برخوردار است که باید طبق چشم‌انداز سند به آن نائل گردیم که این امر تنها در سایه اجرای پروژه‌هایی در زمینه تحقیق و مطالعه بر فناوریهای ذخیره‌سازی هیدروژن به منظور استفاده در حوزه‌های مختلف و یکپارچه‌سازی آنها با سایر سیستمها دیگر جهت تأمین انرژی محقق خواهد شد. در این راستا سازمان با اجرا و عملیاتی نمودن پروژه یکپارچه‌سازی یک سیستم پیل سوختی دما بالا موجود در سایت طالقان به ظرفیت یک کیلووات (محصول شرکت Serenus) با مخزن هیدرید فلزی جهت ذخیره‌سازی هیدروژن (که هیدروژن مورد نیاز آن جهت شارژ مخزن از یک مخزن یک متر مکعبی تحت فشار عملیاتی bar10 که هیدروژن آن از دستگاه الکترولیز قلیایی آب kW 5 که در اولین پایلوت انرژی مستقل از شبکه بر پایه هیدروژن خورشیدی و پیل سوختی اجرا شده در کشور در سایت انرژیهای نو طالقان تأمین می‌گردد)، به تحقیق و پژوهش در این ضمینه پرداخته و با بررسی عملکردی هر یک از اجزاء و تطابق محاسبات تئوری انجام شده با دادههای قابل مشاهده از مجموعه مذکور، همچنین یکپارچه‌سازی اجزاء و بررسی‌های فنی متعددی صورت داده که ماحصل آن ارائه دستاوردهای علمی و پژوهشی در این زمینه و ارائه آن در همایشها و کنفرانس‌های داخلی و خارجی می باشد. همچنین می توان از نتایج حاصل از عملکرد سیستم مذکور و تطابق محاسبات تئوری انجام شده با دادههای قابل مشاهده از مجموعه مذکور، با گردآوری و پردازش اطلاعات از سایر پارامترهای عملیاتی، بتوان در استفاده عملی در یکپارچه‌سازی سیستم رفورمر گاز طبیعی Nm3/hr5 جهت تأمین و ذخیره‌سازی هیدروژن مورد نیاز سیستم پیل سوختی پلیمری به ظرفیت kW‌ 5 (که از سوی مرکز تحقیقات مهندسی اصفهان ساخته شده است) در آینده استفاده نمود.

 15-طراحی و ساخت پیل سوختی پلیمری ده کیلو وات با امکان استفاده از الکتریسیته و حرارت بطور همزمان

این پروژه در تیرماه 89 آغاز شده و به بهره برداری رسیده است. هدف اصلی این پروژه، ساخت یک مجموعة ده کیلووات ، در ادامة پروژة طراحی و ساخت پیل سوختی 5 کیلووات و در راستای بومی کردن و دسترسی به دانش فنی با هدف کاربردی کردن آن، امکان تکرارپذیری تولید این محصول به منظور تامین خواسته های اولیه بازارهای کوچک داخلی و در نهایت دسترسی به تولید در مقیاس های بزرگتر و اقتصادی شدن در آینده خواهد بود.

پس از اتمام انجام این پروژه ، از طریق تهیه و ثبت مستندات مستدل از تمام مراحل طراحی، مدلسازی، ساخت و نصب تک سل، استک و سیستم امکان برنامه ریزی برای استفاده کاربردی و بررسی امکان تولید محدود ، میسرگردیده است. در اجرای این پروژه در صد ساخت اجزای پیل در داخل کشور افزایش یافته و  صفحات دو قطبی بطور کامل در داخل کشور ساخته شده است. هم چنین افزایش راندمان ، کاهش حجم ، کاهش هزینه و ساده کردن استفاده از سیستم عملی گردیده است. مشخصات کلی پروژه بشرح ذیل می باشد.

  • توان بیشینة ناخالص خروجی از مجموعه 5/12 کیلووات
  • توان بیشینة خالص دائم خروجی  kw10(با در نظرگرفتن تلفات ها و برق مصرفی داخلی)
  • توان حرارتی تولیدی 5/12 کیلووات
  • نوع سوخت هیدروژن با  حداکثر خلوص تجاری(95/99%)
  • نوع اکسیدکننده هوا
  • مشخصات برق خروجی تک فاز 220 ولت AC
  • سیستم خنک کننده:آب
  • راندمان(مجموع برق و حرارت) در توان اسمی حداقل 55 %
  • زمان پاسخ 20 ثانیه
  • امکان تولید همزمان برق و حرارت

 16-طراحی کنترل خودکار سیستم پیل سوختی پلیمری 5 کیلووات

این پروژه در بهمن 89 آغاز شده و در مهر ماه 90 به پایان رسیده است. در تکنولوژی بکار رفته در سیستم 5 کیلو وات ساخته شده در مرکز تحقیقات مهندسی اصفهان از پانل پی سی  استفاده گردیده است. نرم افزار موجود در آن  وظیفه دریافت و نمایش  پارامتر های گوناگون سیستم به کاربر از جمله دما، فشار، جریان، ولتاژ سلول های پیل سوختی و غیره را به عهده دارد.  همچنین ارسال فرمان هایی از جمله دور کمپرسور،پمپ هیدروژن ،جریان مجاز پیل سوختی و...همچنین روشن نمودن المان های گوناکون سیستم از جمله شیر پرج،ترپ ها ،پمپ آب ،رله خروجی و دیگر المان های موجود در سیستم را به عهده دارد.

 همان طور که در معرفی سیستم های کنترلی بیان گردید این سیستم یک سیستم حلقه باز بوده که بدون کاربری متخصص و اشنا به تمامی شرایط کاری سیستم ،پارامتر های کنترل و خطاهای پیش آمده در حین کار قادر به عملکرد مطمئن و صحیح نمی باشد. هدف از اجرای این پروژه انتقال دانش ، تجربه و هوشمندی یک کاربر متخصص  در قالب یک برنامه کنترلی می باشد. از مشخصه های مهم در خودکار سازی سیستم  فاصله گرفتن از خطاهای انسانی و دیگر مشکلاتی است که استفاده از پیل سوختی را محدود می سازد.

  اهداف کیفی و کمی پروژه عبارتند از:

  • دستیابی به الگوریتم های کنترل خودکار سیستم پیل سوختی
  • دستیابی به الگوریتم های عیب یابی و بهینه سازی سیستم پیل سوختی
  • اجرای الگوریتم بدست آمده به صورت عملی در نرم افزار
  • تشخیص عیوب سیستم و اعلام هشدار
  • ثبت وقایع و رخدادهای سیستم
  • بار گذاری نرم و مطمئن بار بر روی پیل سوختی

  17-طراحی و ساخت دستگاه تست پیل سوختی

از موضوعات مورد تاکید در سند راهبرد توسعه فناوری پیل سوختی تسلط بر تکنولوژی ساخت اجزا، استک و سیستم پیل سوختی می باشد. برای دستیابی به این هدف می بایست ملزومات مورد نیاز برآورده گردد. به منظور آزمایش و بهینه سازی پروسه ساخت و تحویل یک سیستم مطمئن تعیین تصویری دقیق از پدیده های واقع شده در داخل پیل در حالت پایدار و حالت گذرا همچنین نظارت بهتر و تحویل سیستم آزمایش شده بهینه از مراکز فعال در ساخت در کشور، تهیه نمونه و طراحی و ساخت سیستم تست پیل سوختی می تواند نقش مهمی در فرآیند طراحی و ساخت پیل سوختی داشته باشد. هدف از اجرای این پروژه دستیابی به دانش فنی و طراحی و ساخت دستگاه تست پیل سوختی تا توان 10 کیلووات و تهیه یک سیستم تست خارجی پیل های سوختی موجود می باشد.

 18-خرید، نصب و راه اندازی یک دستگاه رفورمر گاز طبیعی به ظرفیت تولیدNm3/hr 5 گاز هیدروژن

حدود 98% گاز طبیعی را متان تشکیل می‌دهد و ارزش حرارتی هر متر مکعب آن تقریباً معادل ارزش حرارتی یک لیتر نفت سفید می‌باشد. با عنایت به مزایای متعددی از جمله حجم فراوانی منابع گاز طبیعی در جهان، وجود زیرساخت توزیع آن در اکثر کشورها و به خصوص کشور ایران، قیمت مناسب، منابع کافی و دسترسی نسبی آن، بازده مناسب مبدل گاز طبیعی و کم بودن مضرات زیست محیطی و خطرات آن به لحاظ ایمنی، گاز طبیعی سوخت ارجح برای تولید پراکنده محسوب می‌شود.

کشور ایران با در اختیار داشتن ذخایر عظیم گاز طبیعی (در حدود 5/15% از ذخایر گاز طبیعی دنیا را در اختیار دارد) پس از روسیه در مقام دوم جهان قرار دارد و در بین کشورهای عضو اوپک رتبه اول را دارا است. وجود ذخایر عظیم گاز در ایران و میزان برداشت اندک سبب شده است که این ذخایر همچنان دست نخورده باقی بمانند و کشورمان در کانون توجه کشورهای نیازمند به این حامل انرژی قرار گیرد. صنعت گاز ایران با وجود داشتن چنین موقعیتی، به علل گوناگون از جمله غالب بودن سایه نفت بر ساختار اقتصادی و انرژی کشور، تأخیر در بهره‌برداری از ذخایر گازی، همچنین سرمایه‏گذاری محدود و خارج از چارچوب یک استراتژی کلان، به صنعتی پویا و توسعه یافته تبدیل نشده که سهم بسیار اندک و ناپایدار ایران در حوزه صادرات گاز، بخوبی نشان دهنده آن است. گاز طبیعی در آینده نزدیک و با آغاز بهره‌برداری از طرحهای سرمایه‌گذاری به یکی از محورهای عمده تجارت خارجی ایران تبدیل می‌شود و ایران را به یکی از مراکز مهم تولید گاز در جهان تبدیل خواهد کرد که بطور طبیعی روند توسعه اقتصادی منطقه را نیز تحت تأثیر قرار خواهد داد. امروزه در میان فناوریهای مختلف تولید هیدروژن، مبدل گاز طبیعی با پروسه تبدیل گاز توسط بخار(SMR)، بیشترین تولید هیدروژن در دنیا را به خود اختصاص داده است. با عنایت به زیرساخت گاز طبیعی در کشور و همچنین بررسی‌های فنی، اقتصادی، زیست محیطی و... انواع روشهای فرآورش سوخت، مبدلهای گاز طبیعی بعنوان بهترین آلترناتیو در میان سایر فناوریهای تولید هیدروژن در کشور مورد توجه قرار گرفته است که می‌توان از هیدروژن تولیدی آن در سیستمهای پیل سوختی در کاربردهای ایستگاهی و تولید پراکنده و ... می‌توان استفاده نمود.

 19-انجام مطالعات سیستمی و احداث پایلوت سیستم رفورمر ایستگاهی جهت تولید و تأمین با هدف شناخت فناروی و نمایش عملکردی

این پروژه متشکل از واحدهای تولید، ذخیره‌سازی و عرضه هیدروژن است. در این پروژه، ابتدا گاز هیدروژن تولید شده از واحد رفورمر در   یک مخزن واسطه تحت فشار عملیاتی (bar 5.5-3)پایین ذخیره می‌گردد و سپس به ورودی کمپرسور متصل می‌شود گاز پس از ورود به کمپرسور دیافراگمی تا فشار عملیاتی bar430 افزایش پیدا می‌کند و در مخازن تحت فشار عملیاتی bar450 ذخیره‌سازی هیدروژن انجام می‌گردد و در مرحله آخر پس از عبور از شیر فشار شکن به واحد توزیع کننده (نازل سوخت رسانی) با فشار عملیاتی bar 350 رسیده و آماده سوخت رسانی به وسایل نقلیه می‌گردد. اهم اهداف کمی و کیفی طرح مزبور بشرح ذیل می‌باشد:

  • دستیابی به دانش فنی ساخت واحد سوخت رسانی هیدروژن مشتمل بر واحدهای تولید و خالص‌سازی ، فشرده‌سازی، ذخیره‌سازی و توزیع (نازل سوخت رسانی) در مقیاس پایلوت با ظرفیت حداقلkg/day4  از طریق استفاده از سیستم رفورمینگ گاز طبیعی
  • افزایش توان و دانش مشاورین کشور
  • فراهم کردن زمینه استفاده بخش خصوصی از خدمات مشاورین با تجربه
  • نیل به اهداف سند پیل سوختی کشور
  • آموزش و تربیت متخصصان در زمینه استفاده و بهره برداری از جایگاه سوخت رسانی
  • ایجاد بستر لازم جهت نصب واحدهای مشابه در کشور
  • ارتقاء سطح اجتماعی و فرهنگی و علمی جامعه در زمینه استفاده از هیدروژن بعنوان یک سوخت کاملاً پاک

 20-ساخت و ارزیابی پودر هیدرید منیزیم برای ذخیره سازی هیدروژن مورد استفاده در پیل­های سوختی

هیدروژن یک حامل انرژی ایده‌آل است که برای کاربردهای متحرک و ساکن مطرح شده است و ذخیره‌سازی هیدروژن بعنوان یک چالش اساسی در مسیر گسترش اقتصادی هیدروژن مورد بررسی قرار می‌گیرد. روشهای ذخیره‌سازی مرسوم بصورت گاز فشرده یا مایع تبرید شده نمی‌توانند اهداف ذخیره‌سازی را تأمین کنند. روشهای ذخیره هیدروژن بصورت گاز و مایع به دلیل سختی و غیرایمن بودن محدودیتهایی دارند. ذخیره هیدروژن در هیدریدهای فلزی به پارامترهای مختلفی وابسته است. فلزها برای ذخیره هیدروژن تواناییهای متفاوتی دارند که به ساختمان سطحی و شکل آنها بستگی دارد. در میان فلزات سبک منیزیم به دلیل پایداری خوبی که در برابر حرارت دارد و بازگشت پذیری و توانایی ریسایکل شدن بیشتر مورد توجه قرار گرفته است. تحقیقات گسترده­ای روی هیدریدهای فلزی برای بهبود خواصی مثل ظرفیت، سینتیک و رفتار سیکلیک، سمیت، وابستگی به دما و فشار ذخیره‌سازی انجام شده است. تلاشها معطوف به موادی با دمای دفع پایین و سرعت واکنش بالا و پایداری زیاد شده است. خواصی که یک ماده بعنوان ذخیره‌ساز هیدروژن باید داشته باشد عبارتند از: ظرفیت بالای هیدروژن در واحد جرم و حجم که مقدار انرژی تولیدی را بیان می‌کند، دمای تجزیه پایین، فشار تجزیه متوسط، گرمای تشکیل پایین که باعث می‌شود انرژی کمتری برای آزاد کردن هیدروژن نیاز باشد، اتلاف گرمای کم در طی تشکیل هیدرید گرمازا، برگشت پذیری، اتلاف انرژی کم در طی شارژ شدن و دشارژ شدن هیدروژن، سرعت بالای واکنش، پایداری بالا در برابر اکسیژن و رطوبت برای یک سیکل طولانی، خاصیت سیکلی، قیمت پایین ریسایکل و شارژکردن و ایمنی بالا. هیدرید منیزیم دانسیته انرژی بالایی دارد و ظرفیت ذخیره هیدروژن بالا حدود 7/7 درصد وزنی را دارا می‌باشد بعلاوه اینکه قیمت منیزیم هم پایین می‌باشد و به فراوانی در دسترس است.

 21-بررسی و ساخت غشاهای مناسب جهت مرطوب سازی گازهای مورد استفاده در پیل سوختی پلیمری

طراحی و ساخت غشای مناسبی جهت به کارگیری در سیستم های رطوبت زنی، این غشا به صورت کنترل شده آب را از یک طرف جذب کرده و در سمت دیگر رها می نماید. از اهداف این پروژه می توان به حذف مانع فنی در مسیر توسعه، بومی سازی و اقتصادی کردن پیل سوختی با ساخت نمونه غشایی با توجه به مشکل بودن وارد کردن آن به کشور اشاره نمود.

 22-طراحی یک واحد آزمایشگاهی مبدل سوخت گاز طبیعی با کاربری در پیل های سوختی دما بالا

صنعت گاز امروزه به یکی از پیشروترین منابع انرژی در جهان تبدیل شده است، در کشورمان که از منابع گاز طبیعی ارزان برخوردار است، تولید هیدروژن از منابع گازی روش مقرون به صرفه‌ و ارجح می‌باشد. در این راستا به بررسی دقیق نتایج حاصل از مطالعات فنی، اقتصادی، زیست محیطی، امنیتی و ایمنی روشهای فرآورش سوخت که منجر به انتخاب بهینه‌ترین روش در کشور می‌شود، بطور دقیق پرداخته شود تا از این نتایج بتوان در طراحی، ساخت، نصب و راه‌اندازی سیستمهای فراورش سوخت در کشور که در این بین مبدلهای گاز طبیعی( بواسطه وجود زیرساختهای لازم گاز طبیعی در کشور، در اولویت قرار دارند) استفاده نمود و از هیدروژن تولیدی از فناوری مبدل گاز طبیعی در سیستمهای پیل سوختی استفاده نمود. در این طرح، طراحی مفهمومی و تفصیلی یک واحد فرآوری سوخت اتمسفریک با ظرفیت خوراک گاز طبیعی برابر Nlit/min1 مدنظر می‌باشد. این سیستم به تولید گاز سنتز غنی از هیدروژن منتهی خواهد شد و در وضعیت جاری انتخابی، مناسب برای خوراک دهی یک سیستم پیل‌ سوختی اکسید جامد به ظرفیت W100 است. این سیستم با افزودن مراحل خالص‌سازی به آن، قادر به تأمین هیدروژن مورد نیاز سیستمهای پیل‌ سوختی پلمیری خواهد بود.

 23-تولید نرم افزار محاسباتی بررسی عملکرد لایه کاتالیست پیل سوختیPEM

این پروژه در سال 88 آغاز و در سال 89 به پایان رسید. تهیه نرم‌افزار جامع طراحی و شبیه‌سازی مجموعه پیل سوختی پلیمری از جمله اقدامات دیده شده در برنامه عملیاتی سند راهبرد فناوری پیل سوختی کشور می باشد.

در این پروژه یک نرم افزار تجاری برای طراحی و ساخت لایه کاتالیست پیل سوختی PEM تولید می شود. برای این منظور تاثیر مقدار اجزا مشارکت کننده برای ساخت یک لایه کاتالیست پیل سوختی پلیمری بررسی شده و عملکرد لایه کاتالیست و همینطور کل پیل سوختی موثر از ساختار لایه کاتالیست آن پیش بینی و شبیه سازی می شود.

این پروژه در صورت اجرا می تواند راهکارهای بسیار کاربردی و عملی ای را به سازنده های لایه های کاتالیست و  MEA ارائه می دهد. بطوریکه این سازندگان خواهند توانست با حداقل سعی و خطا و در نتیجه صرفه جوئی در وقت و هزینه های آزمایش یک محصول با کارایی مطلوبی تولید نمایند.

 24-مطالعات امکان سنجی طراحی، ساخت و تعیین روش بهینه تولید پودر کاتالیست، لایه نفوذ گازی (GDL)، الکتروکاتالیست برای انواع پیلهای سوختی پلیمری

این پروژه در سال 1389 اجرا گردید. یکی از فعالیت‌هایی که جهت تسلط بر فناوری طراحی و ساخت تودة پیل سوختی پنج کیلووات PEMFC در برنامه عملیاتی سند راهبرد فناوری پیل سوختی، در نظر گرفته شده است تسلط بر فناوری طراحی و ساخت اجزای این پیل می‌باشد. حصول به شاخص­های مطرح در مورد هر  یک از اجزای پیل سوختی از اهمیت بالایی برخوردار است. دستیابی به دانش فنی ساخت اجزای کلیدی و استراتژیک پیل سوختی به عنوان یکی از عوامل جهت دستیابی متخصصان و محققان کشور به ساخت توده پیل سوختی به شمار می­رود. بر این اساس فعالیت‌های مطرح در توسعه اجزاء پیل سوختی پلیمری به صورت ذیل تقسیم‌بندی شده: طراحی و ساخت پودر کاتالیست، لایه نفوذ گازی (GDL)، الکتروکاتالیست، غشاء پلیمری تبادل یونی، سیستم رطوبت دهی، صفحات دوقطبی، صفحات انتهایی ، مواد آب بندی و مجموعه غشاء الکترود  .(MEA)بررسی توانمندی و نقاط ضعف کشور در هر یک از زیر اجزای سیستم پیل سوختی پلیمری، در موارد فوق بر اساس تعیین سطح آمادگی فناوری((TRL انجام شد.  براین اساس در بخش اجزای استک،  طراحی و ساخت کاتالیست، GDL،غشاء و MEA دارای سطح فناوری پائین تر از 4 بوده و نقطه ضعف کشور می باشند.  از آنجائیکه طراحی و ساخت  MEA به صورت کاملا بومی مستلزم تسلط بر طراحی و ساخت کاتالیست، لایه نفوذ گاز و غشاء می باشد.  بنابراین مطالعات امکان سنجی، طراحی و ساخت و تعیین روش بهینه تولید پودر کاتالیست، لایه نفوذ گازی (GDL) و الکتروکاتالیست گام اول و ضروری حرکت به سمت بومی شدن MEAمی باشد.  در حال حاضر امکانات و توان کشور پاسخگوی ساخت نمونه های مذکور در حد مورد انتظار و کاربردی به نحوی که بتوان از نمونه های ساخته شده به صورت مطمئن و کارامد استفاده کرد، نخواهد بود.

  انجام مطالعات امکان سنجی و ارائه روش و خط مشی مناسب برای ساخت نمونه و ایجاد خط تولید با ارائه مواد و تجهیزات لازم با تکیه بر بررسی توانمندیهای کشور از جمله اهداف اجرای این پروژه می باشد.

 25-طراحی و ساخت نمونه مرطوب ساز غشایی پلیمری 1 کیلووات

این پروژه در سال 1389 اجرا گردید. در این طرح بررسی جامعی در ارتباط با انواه مرطوب سازها بعمل آمده و با یکدیگر از نقطه نظر مزایا و معایب مقایسه شده است. مرطوب سازهای غشایی نیز مورد بررسی کامل قرار گرفته و امکان بررسی ساخت مرطوب سازهای تخت و لوله ای در کشور مورد بررسی قرار گرفته است. همچنین غشای مورد نیاز در این پروژه خریداری شده و همچنین برای مرطوب سازی یک سیستم پیل سوختی تا یک کیلووات محاسبات و طراحی های لازم انجام گردید. و دوعدد مرطوب ساز به دو روش طراحی و ساخته شده و عملکرد آنها به صورت تجربی مورد مقایسه قرار گرفته و نوع برتر بهینه سازی گردید. 

 26-طراحی و ساخت MEA پیل سوختی از طریق پراکندگی نانوذرات  پلاتین بر روی کربن ولکان با استفاده از حلال های با ثابت دی الکتریک متفاوت(در دست انجام)

پس از بررسی توانمندی و نقاط ضعف کشور در هر یک از زیر اجزای پیل‌سوختی پلیمری براساس موارد اشاره شده در اقدام 6 برنامه عملیاتی سند راهبرد ملی توسعه فناوری پیل‌سوختی مشخص گردید که ساخت مجموعه الکترود غشاء از نقاط ضعف کشور در حوزه زیر ساختهای پیل‌سوختی است. هدف نهایی از اجرای این پروژه بومی کردن و تدوین دانش فنی ساخت مجموعه الکترود- غشاء پیل‌سوختی پلیمری می‌باشد که دارای عملکردی مساوی و یا بهتر از مجموعه الکترود- غشاء تجارتی جهت کاربرد در پیلهای سوختی است.