مقاله با عنوان: شبیه سازی پیل سوختی و مقایسه تاثیرات شار اکسیژن ورودی بر توان و ولتاژ PEM و SOFC

اختصاصی از نیک فایل مقاله با عنوان: شبیه سازی پیل سوختی و مقایسه تاثیرات شار اکسیژن ورودی بر توان و ولتاژ PEM و SOFC دانلود با لینک مستقیم و پر سرعت .

هدف از انجام این مقاله شبیه سازی و مدل کردن پیل های سوختی PEM و SOFC برای تولید توان با استفاده از نرم افزار متلب MATLAB می باشد. در این مقاله تکنولوژی این دو نوع پیل برای حالت های پایدار بررسی شده اند و با مقایسه مشخصات اصلی آنها و توان و ولتاژ خروجی به کارگیری و استفاده آنها در محیط های واقعی ارزیابی شده است. برای مثال با توجه به نتایج حاصله از نمودارها توان تولیدی PEM برای کاربردهای اتوماتیک مناسب است در حالی که در SOFC ها به علت اینکه مدت زمانی طول می کشد تا وارد مدار شوند و به حالت پایدار برسند در کاربردهای ثابت و در جاهایی که نیاز به عکس العمل سریع برای وارد شدن به مدار نیست مورد استفاده قرار می گیرند...

مقاله شبیه سازی پیل سوختی و مقایسه تاثیرات شار اکسیژن ورودی بر توان و ولتاژ PEM و SOFC مشتمل بر 7 صفحه، به زبان فارسی، تایپ شده، به همراه تصاویر، دیاگرام، فرمول ها و روابط ریاضی با فرمت pdf توسط مهندس سبحانی نژاد گردآوری شده است.

جهت خرید مقاله شبیه سازی پیل سوختی و مقایسه تاثیرات شار اکسیژن ورودی بر توان و ولتاژ PEM و SOFC به مبلغ فقط 2000 تومان و دانلود آن بر لینک پرداخت و دانلود در پنجره زیر کلیک نمایید.

!!لطفا قبل از خرید از فرشگاه اینترنتی کتیا طراح برتر قیمت محصولات ما را با سایر فروشگاه ها و محصولات آن ها مقایسه نمایید!!

!!!تخفیف ویژه برای کاربران ویژه!!!

با خرید حداقل 10000 (ده هزارتومان) از محصولات فروشگاه اینترنتی کتیا طراح برتر برای شما کد تخفیف ارسال خواهد شد. با داشتن این کد از این پس می توانید سایر محصولات فروشگاه را با 20% تخفیف خریداری نمایید. کافی است پس از انجام 10000 تومان خرید موفق عبارت درخواست کد تخفیف و ایمیل که موقع خرید ثبت نمودید را به شماره موبایل [phone] ارسال نمایید. همکاران ما پس از بررسی درخواست، کد تخفیف را به شماره شما پیامک خواهند نمود.

دانلود مقاله پیل سوختی و سوخت‌ هیدروژنی

اختصاصی از نیک فایل دانلود مقاله پیل سوختی و سوخت‌ هیدروژنی دانلود با لینک مستقیم و پر سرعت .

فرمت این مقاله به صورت Word و با قابلیت ویرایش میباشد

تعداد صفحات این مقاله   8 صفحه

پس از پرداخت ، میتوانید مقاله را به صورت انلاین دانلود کنید

پیل سوختی و سوخت‌ هیدروژنی

پیل‎‎‎‎‎‎‎‎‎های سوختی فن‌آوری جدیدی برای تولید انرژی هستند که بدون ایجاد آلودگی‌های زیست محیطی و صوتی، از ترکیب مستقیم بین سوخت و اکسیدکننده، انرژی الکتریکی با بازدهی بالا تولید می‎‎‎‎کنند. به طور کلی پیل سوختی وسیله ایست که سوخت (مانند هیدروژن، متانول، گاز طبیعی، بنزین و…) و اکسیدان (مانند هوا و اکسیژن) را به برق، آب و حرارت تبدیل می‌کند.
پیل سوختی یک مبدل انرژی شیمیایی به انرژی الکتریکی است. این تبدیل مستقیم بوده و بنابراین از بازدهٔ بالایی برخوردار است. در واقع می‌توان گفت که در این تبدیل از عمل عکس الکترولیز آب استفاده می‌گردد، به عبارت دیگر از واکنش بین هیدروژن و اکسیژن، آب، حرارت و الکتریسیته تولید می‌گردد.
عملکرد پیل سوختی مانند باتری نیست که انرژی را ذخیره کند بلکه پیل سوختی حالتی از انرژی را به حالت دیگری تبدیل می‌کند، به طوری که در این تبدیل مواد داخل پیل مصرف نمی‌شوند. گاز هیدروژن به دلیل تمایل واکنش دهندگی بالا، فراوانی و عدم آلایندگی محیط زیست، به عنوان سوخت ایده‌آل در پیل‌سوختی مورد استفاده قرار می‌گیرد.

واکنش در آند H2 ۲H+ + ۲e
واکنش در کاتد O2 + 4H+ + 4e - 2H2O
واکنش کلی ۲H2 + O2 2H2O
براى سرعت بخشیدن به روند انجام واکنش یاد شده و تولید جریان برق از کاتالیزور استفاده مى شود. بهترین کاتالیزور این واکنش «پلاتین» است. شکل ظاهرى همه پیل سوختى ها به هم شبیه است . دو الکترود مثبت(آند) و منفی(کاتد) اجزاى سازنده آن را تشکیل مى دهد که به دور یک الکترولیت(جامد یا مایع) پیچیده شده اند. یک مدار خارجى دو الکترود را به هم اتصال داده و الکترون هاى اطراف مدار را به جریان الکتریسیته تبدیل مى کند. درحقیقت واکنش شیمیایى میان عناصر اکسیژن و هیدروژن در پیل سوختى سبب تولید انرژى پاک مى شود. تنها محصول جانبى حاصل از این فرآیند، آب است. در پیل هاى سوختى مختلف از سوخت هاى مختلف استفاده مى شود و الکترولیت هاى متفاوتى در آنها به کار مى رود.
انواع پیل سوختی
پیلهای سوختی در انواع زیر موجود می‎باشند: پیل‎های سوختی براساس نوع الکترولیت استفاده شده در آن‎ها به پنج نوع اصلی طبقه بندی می‎شوند.
• پیل سوختی الکترولیت پلیمر یا غشاء مبادله کننده پروتون (PEFC)
• پیل سوختی قلیایی (AFC)
• پیل سوختی اسید فسفریک (PAFC)
• پیل سوختی کربنات مذاب (MCFC)
• پیل سوختی اکسید جامد (SOFC)
لازم به ذکر است که پیل سوختی متانول مستقیم (DMFC)۶ از خانوادة پیل سوختی PEFC است. پیل‎های سوختی بر اساس دمای عملکرد ، دارای دامنة دمایی از ۸۰ برای (PEFC‎) تا ۱۰۰۰ برای (SOFC) می‎باشند. پیل‎های سوختی دمای پایین (PEFC ،PAFC ،AFC) دارای حامل‎های یونیH+ ویا OH- هستند که انتقال یون از میان الکترولیت وانتقال الکترون‎ها از طریق مدار خارجی را به عهده دارند ، و در پیل‎های سوختی دمای بالا مانند الکترولیت کربنات مذاب (MCFC) و الکترولیت اکسید جامد (SOFC) ، جریان الکتریکی به ترتیب از طریق یون‎هایCO۳۲- و O۲- انتقال می‎یابد. در پیل‎های سوختی اکسید جامد (SOFC) یا سرامیکی رسانش ‎یون در الکترولیت معمولاً در دمای بین ۶۰۰ تا ۱۰۰۰ درجه سانتیگراد انجام می‎شود.
مزایا
مزایای پیل‎های سوختی بطور کلی عبارت‌اند از:
• بازده بالا
• سازگاری با محیط زیست
• سادگی سیستم از نظر تعمیر و نگهداری
• تنوع در سوخت مصرفی
• عدم آلودگی صوتی به سبب نداشتن قسمت‌های متحرک
• طراحی و ساخت توان‎های کوچک (میلی وات ) تا بزرگ (مگاوات)
• امکان استفاده از سوختهای فسیلی و پاک، مدولار بودن
• قابلیت تولید هم‌زمان حرارت و الکتریسیته و استفاده در کاربردهای تولید غیرمتمرکز انرژی
معایب
• به مواد بیشتر و فرآیندهای سریعتری نسبت به دیگر پیل‎ها نیاز دارد.
• ممکن است در مدت طولانی کار ، گرما مشکلاتی چون ناسازگاری عناصر و افت انرژی را موجب شود.
• در صورت استفاده از سوخت ناخالص ، کار و گرمای بیش از حد موجب رسوب کربن و در ‎‎‎‎نهایت مسمومیت پیل می‎گردد.
زمینه‌های مختلف استفاده از پیل‌های سوختی:
از پیل‌سوختی می‌توان در زمینه‌های مختلفی برای تولید انرژی استفاده کرد، که معمول‌ترین آنها عبارتند از:
۱- حمل ونقل (خودروهای سواری و وسایط نقلیه عمومی): امروزه همه تولید‌کنندگان عمده خودرو بر روی تولید تجاری خودروهای پیل سوختی سرمایه‌گذاری کرده‌اند. پیل‌های سوختی می‌توانند به عنوان مولد انرژی در اتوبوس‌ها، قایق‌ها، هواپیماها و حتی دوچرخه‌ها نیز استفاده شوند

۲- نیروگاه‌ها (نیروگاه‌های متمرکز و غیرمتمرکز اعم از خانگی، تجاری، صنعتی): پیل‌های سوختی نسبتاً آرام و بی‌صدا هستند لذا جهت تولید برق محلی مناسب‌اند. علاوه بر کاهش نیاز به گسترش شبکه توزیع برق، از گرمای تولیدی از این نیروگاه‌ها می‌توان جهت گرمایش و تولید بخار آب استفاده نمود.
۳- وسایل الکترونیکی قابل حمل (تلفن‌های همراه، رایانه‌های شخصی و …): باتری‌ها برای بسیاری از وسایل قابل حمل مانند کامپیوترهای کیفی و تلفن‌های همراه نامناسب‌اند. باتری‌ها پرهزینه، سنگین و مزاحم هستند و اغلب در بدترین مواقع به شارژ نیاز دارند. پیشرفت‌های اخیر در فن‌آوری پیل سوختی ممکن است به حل این مشکل بینجامد. چند گروه پژوهشی در حال ابداع «ریز پیلهای سوختی» هستند که به تلفن‌های همراه امکان می‌دهد در حالت آماده برای هفته‌ها کار کنند.
۴- صنایع نظامی: پیل‌های سوختی که در دمای پایین کار می‌کنند در تانک‌ها، زره‌پوش و خودروهای نظامی استفاده می‌شوند. چون در این دسته از پیل‌های سوختی هیچ قطعه متحرکی وجود ندارد پس کم صدا بوده و از آنجایی که در درجه حرارت پایین نیز کار می‌کنند ردیابی این خودروها نسبت به خودروهای با موتور درون‌سوز مشکل‌تر خواهد بود.

بحث استفاده از سلول‌های سوختی (پیل سوختی) ، و همچنین استفاده از هیدروژن به عنوان سوخت، از بحث‌های داغ تحقیقات پژوهشگران حوزه‌ی انرژی است. پیل‎‎‎‎‎‎‎‎‎های سوختی فن‌آوری جدیدی برای تولید انرژی هستند که بدون ایجاد آلودگی‌های زیست محیطی و صوتی، از ترکیب مستقیم بین سوخت و اکسیدکننده، انرژی الکتریکی با بازدهی بالا تولید می‎‎‎‎کنند. پیل سوختی یک مبدل انرژی شیمیایی به انرژی الکتریکی است. این تبدیل مستقیم بوده و بنابراین از بازده بالایی برخوردار است. در واقع می‌توان گفت که در این تبدیل از عمل عکس الکترولیز آب استفاده می‌گردد، به عبارت دیگر از واکنش بین هیدروژن و اکسیژن، آب، حرارت و الکتریسیته تولید می‌گردد. هر سلول در پیل‌های سوختی از سه جزء آنُد، کاتُد و الکترولیت تشکیل شده‌است. (+)
یکی از راه‌های مدرن تامین انرژی، استفاده از هیدروژن به عنوان سوخت است. استفاده از این‌گونه انرژی‌ها در اول راه است و سرمایه‌گذاری و تحقیقات زیادی بر روی هیدروژن به عنوان سوختی که توجیه اقتصادی داشته باشد، انجام می‌شود. هیدروژن به دلیل مزایایی که دارد، مورد توجه محققان قرار گرفته است. اکنون می‌خواهیم مروری کلی بر روی هیدروژن به عنوان یک سوخت داشته باشیم و برخی خواص و ویژگی‌های هیدروژن را با دو رقیب قدرتمندش یعنی بنزین و گاز طبیعی مقایسه کنیم.

محتوای انرژی هیدروژن:
محتوای انرژی به صورت مقدار انرژی در واحد جرم سوخت تعریف می‌شود. در بین سوخت‌های رایج، هیدروژن از محتوای انرژی بالایی برخوردار است. به عنوان مثال، انرژی یک کیلوگرم هیدروژن برابر با ۲٫۴ گیلوگرم گاز طبیعی و ۲٫۷ کیلوگرم بنزین است. البته با توجه به این‌که چگالی هیدروژن کمتر از گاز طبیعی و بنزین است، برای ذخیره سازی هیدروژن نیاز به مخازن بزرگ‌تری است. حجمی از هیدروژن که از نظر محتوای انرژی، با مقداری بنزین معادل باشد، چهار برابر بنزین حج اشغال خواهد کرد!
آلایندگی هیدروژن:
هیدروژن آلاینده نیست و ورود آن به اتمسفر و یا آب و خاک، مشکل خاصی را ایجاد نمی‌کند و ماده خروجی از خودرو‌های هیدروژنی آب است و با محیط زیست سازگار می‌باشد اما استفاده از سوخت‌های فسیلی همچون گاز و بنزین، آلودگی‌های زیست محیطی در پی خواهد داشت. ترکیبات سمی‌ای همچون ترکیبات آروماتیکی و یا سرب و جیوه که ممکن است در بنزین وجود داشته باشد، می‌تواند صدمات شدیدی را به جانداران و محیط زیست بزند. گاز طبیعی هم با این‌که ۶۰% مونو اکسید کربن کمتری نسبت به بنزین دارد، اما آلایندگی آن نسبت به هیدروژن بسیار زیاد است.
رنگ، بو و مزه هیدروژن:
هیدروژن بدون بو و رنگ و مزه است و نشتی آن فقط با حس‌گر‌های خاصی قابل تشخیص است. گرچه گاز طبیعی هم بدون بو و رنگ و مزه است اما با اضافه کردن ترکیبات مرکاپتان به گاز طبیعی، گاز طبیعی بوی خاصی می‌گیرد تا افراد از نشتی آن آگاه شوند. به دلیل مسموم شدن کاتالیست‌های پیل سوختی توسط ترکیبات گوگردی، نمی‌توان مرکاپتان‌ها را به هیدروژن اضافه نمود.

اشتعال پذیری هیدروژن:
هیدروژن، سوختی با ضریب نفوذ بالا و مولکول‌های کوچک است که به راحتی آتش نمی‌گیرد. هیدورژن در غلظت‌های بالا با مقداری کمی گرما، مشتعل می‌شود اما معمولا در هنگام تصادفات به دلیل این‌که هیدروژن ضریب نفوذ بسیار بالایی نسبت به گاز طبیعی دارد، قبل از آن‌که آتش بگیرد، به سرعت در محیط پخش می‌شود.

فرمت این مقاله به صورت Word و با قابلیت ویرایش میباشد

تعداد صفحات این مقاله  8  صفحه

پس از پرداخت ، میتوانید مقاله را به صورت انلاین دانلود کنید

پایان نامه مدلسازی ریاضی پیل های سوختی میکروبیولوژیکی با هدف تولید انرژی و تصفیه فاضلاب

اختصاصی از نیک فایل پایان نامه مدلسازی ریاضی پیل های سوختی میکروبیولوژیکی با هدف تولید انرژی و تصفیه فاضلاب دانلود با لینک مستقیم و پر سرعت .

فرمت فایل : WORD (قابل ویرایش)

تعداد صفحات:111

پایان نامه برای دریافت درجه کارشناسی ارشد “M.Sc”
 مهندسی شیمی – محیط زیست

فهرست مطالب:
عنوان مطالب    شماره صفحه
                                                                                                      
چکیده    1
مقدمه    2
فصل اول : درآمدی بر پیل سوختی میکروبیولوژیکی    3
1-1)     مفاهیم    4
1-2)     مروری بر واسط های حمل الکترون در MFC ها    7
1-3)     میکروب هایی که در پیل های سوختی میکروبی کاربرد دارند    8
1-4)    پیکربندی پیل های سوختی میکروبی    12
1-4-1)    اجزای MFC    12
1-4-2)    سیستمهای MFC دو جزئی    13
1-4-3)    سیستمهای MFC تک جزئی    16
1-4-4)    سیستمهای MFC نوع Up-flow    19
1-4-5)    پیل سوختی میکروبی انباشته (stacked)    21
1-5)    عملکرد MFC ها    22
1-5-1) عملکرد ایده آل    22
1-5-2) بازدهی واقعی MFC    24
1-5-3) تاثیر شرایط عملیاتی    26
1-5-4) تاثیر جنس الکترودها    27
1-5-5) بافر pH و الکترولیت    29
1-5-6) سیستم مبادله پروتون    30
1-5-7) شرایط عملیاتی در محفظه آند    31
1-5-8) شرایط عملیاتی در محفظه کاتد    32
1-6)    کاربردها    34
1-6-1) تولید الکتریسیته    34
1-6-2) بیوهیدروژن (Biohydrogen)    36
1-6-3) تصفیه فاضلاب    37
1-6-4) سنسورهای بیولوژیکی (Biosensors)    38
1-7)    چشم انداز MFC ها    39
فصل دوم : مباحث فنی پیل های سوختی    41
    2-1) ولتاژ پیل و پتانسیل الکترود ها    42
    2-2) وابستگی ولتاژ پیل تعادلی به غلظت: معادله عمومی Nernst    44
    2-3) پتانسیل های فلز/یون فلزی (+M/Mz)    46
    2-4) پتانسیل های اکسایش/کاهش (RED/OX)    48
    2-5) کاربرد معادله Nernst در وابستگی پتانسیل RedOx به غلظت    50
    2-6) محاسبه پتانسیل های تعادلی الکترود    51
    2-7) الکترود هیدروژن    52
    2-8) الکترودهای فلز/نمک نامحلول/یون    54
    2-9) الکترود کالومل    56
    2-10) الکترود نقره/کلرید نقره    57
    2-11) الکترود جیوه-سولفات جیوه    59
    2-12) پتانسیل الکترود های استاندارد    60
    2-13) غلظت و فعالیت    62
    2-14) تئوری ضریب فعالیت Debye-Hückel: مدل نقطه-بار    63
    2-15) تئوری ضریب فعالیت Debye-Hückel: مدل اندازه محدود یون    65
    2-16) تصحیح Stokes-Robinson تئوری Debye-Hückel تاثیر اثر متقابل یون-حلال    66
فصل سوم : مدلسازی ریاضی پیل سوختی میکروبیوژیکی    68
3-1) ساختار کلی MFC مورد نظر برای مدلسازی    69
3-2) توسعه مدل    69
3-3) سرعت واکنش ها    71
3-4) حل مسئله    78
3-5) محاسبه پارامترها    78
3-6) بحث و نتیجه گیری    83
فصل چهارم : نتیجه گیری و پیشنهادات    84
 

فهرست مطالب
عنوان مطالب    شماره صفحه
                                                                                                      
منابع و ماخذ    86
فهرست منابع فارسی    86
فهرست منابع لاتین    87
سایت های اطلاع رسانی    97
چکیده انگلیسی    98
  

فهرست جدول ها
عنوان     شماره صفحه
                                                                                                     
1-1: میکروب ها و سوبسترا هایی که در پیل های سوختی میکروبی کاربرد دارند    9
1-2: اجزای اساسی تشکیل دهنده پیل سوختی میکروبی    13
1-3: واکنش هایی که در سطح الکترودها رخ می دهند و پتانسیل احیاء آن ها    24
2-1: پتانسیل الکترودهای استاندارد    61

 

فهرست شکل‌ها
عنوان     شماره صفحه
                                                                                                   
1-1: نمای شماتیک یک پیل سوختی میکروبی    5
1-2: انتقال الکترون در ماتریس میان سلولی به آند    10
1-3: فرآیندهای بنیادی که در فرآیند انتقال الکترون ها به آند نقش دارند    11
1-4: شماتیک پنج نمونه MFC دو محفظه ای    14
1-5: شماتیک پیل ساخته شده توسط Min و Logan در سال 2004    16
1-6: شماتیک نمونه های دیگری از پیل سوختی میکروبی    17
1-7: شماتیک پیل سوختی ساخته شده توسط Liu و همکارانش در سال 2004    19
1-8: شماتیک دو نمونه پیل سوختی میکروبی از نوع Upflow    20
1-9: شماتیک یک نمونه MFC انباشته    21
2-1: تصویر شماتیک یک پیل الکتروشیمیایی    43
2-2: اختلاف پتانسیل تماس بین دو هادی غیر همجنس؛ EF سطح    44
2-3: سیستم اکسایش/کاهش Fe3+/Fe2+    49
2-4: نمای شماتیک الکترود هیدروژن    53
2-5: نمای شماتیک الکترود کالومل اشباع (SCE)    57
2-6: الکترود نقره-کلرید نقره    58
2-7: پتانسیل الکترودهای مرجع در °C25    60
2-8: پتانسیل استاندارد نسبی، E°، الکترود Cu/Cu2+    61
2-9: یک الکترود با پتانسیل کمتر همواره یون های الکترود دیگر با پتانسیل بیشتر را احیاء خواهد کرد    62
2-10: منحنی تغییر ضریب فعالیت γ± با √mol/L در دمای °C25    64
2-11: منحنی مقایسه ضرایب فعالیت تجربی با مقادیر تئوری با استفاده از تصحیح هیدراسیون    67
3-1: نمای شماتیک محفظه آند و لایه کرزی مبادله جرم    70
3-2: تغییرات غلظت سوبسترا و ماده واسط در شرایط استاندارد    79
3-3: تغییرات شدت جریان با زمان    79
3-4: تغییرات مقدار بار تولید شده با زمان    79
3-5: منحنی مدل سازی شده شدت جریان با زمان در شرایط ایده آل YQ=1 و شرایط تجربی YQ=0.337    80
3-6: منحنی مدل سازی شده مقدار بار تولید شده با زمان در شرایط ایده آل YQ=1 و شرایط تجربی YQ=0.337    81
3-7: منحنی مدل سازی شده ولتاژ با شدت جریان در شرایط استاندارد، میزان تبادل شدت جریان زیاد i0,ref=0.01 A/m2 و مقاوت زیاد در شدت انتقال جرم LL=100m    82
3-8: منحنی مدل سازی شده توان تولید شده با شدت جریان در شرایط استاندارد، میزان تبادل شدت جریان زیاد i0,ref=0.01 A/m2 و مقاوت زیاد در شدت انتقال جرم LL=100m    82
 

چکیده:
پیل های سوختی میکروبیولوژیکی (MFC) به عنوان یکی پتانسیل های مهم در تامین انرژی پاک و تجدید پذیر آینده مطرح می باشند. MFC ها علاوه بر تامین انرژی از نوع الکتریکی که در میان سایر انواع انرژی ها، پرکاربرد ترین و انعطاف پذیر ترین می باشد، نه تنها کوچکترین آلودگی برای محیط زیست ایجاد نمی کنند بلکه در تصفیه و از بین بردن آلودگی های زیست محیطی از قبیل فاضلاب شهری و شیرابه حاصل از پسماندهای جامد شهری تاثیر بسزایی دارند. فصل اول این تحقیق مروری است بر تکنولوژی پیل های سوختی میکروبیولوژیکی. فصل دوم به مباحث فنی و مبانی ریاضی پیل های سوختی  از بدو  تا به امروز می پردازد که پایه و اساس مدل ارائه شده در فصل سوم می باشد. در فصل سوم، با بررسی دقیق تر کارهای ارائه شده توسط محقیقن مختلف و استفاده از فرضیات و همچنین داده های تجربی ارائه شده در مقالات مختلف، مدلی مناسب برای پیل سوختی میکروبیولوژیکی دو محفظه ای (Double Chamber) ارائه شده است که با استفاده از این مدل، نمودارهای مختلف مربوط به توان، شدت جریان و اختلاف پتانسیل حاصل از این نوع پیل سوختی ترسیم شده است. فصل چهارم به ارائه  نتیجه گیری کلی در زمینه پیل های سوختی میکروبیولوژیکی و مدلسازی ریاضی آن ها می پردازد.

مقدمه:

با پشت سر گذاشتن عصر صنعتی و ورود به عصر اطلاعات، استفاده بی رویه بشر از منابع سوخت های فسیلی و تجدید ناپذیر در توسعه و پیشرفت صنعت طی دهه های اخیر، زندگی انسان های امروزی را با تهدیدات جدی زیست محیطی مواجه ساخته است به طوریکه تغییرات اقلیمی نه به عنوان یک چالش منطقه ای بلکه به عنوان یک مسئله جهانی مطرح است. تشکیل مجماع، کُمیسیون ها و تشکل های جهانی و تصویب قوانین، کنوانسیون ها و پروتوکل های مختلف در سطح جهانی مثل پیمان کیوتو و کنوانسیون بازل و همچنین تعریف پروژه هایی مثل پروژه های مکانیسم توسعه پاک (CDM) همگی گواه بر اهمیت این موضوع می باشند. علاوه بر این، خبر رو به پایان بودن منابع نفتی دنیا تا 30 الی 40 سال آینده، کشورهای مختلف را بر این داشته است که به طور جدی به دنبال منابع تجدید پذیر و جایگزین باشند تا بتوانند امنیت انرژی خود را در آینده تامین نمایند.
پیل های سوختی میکروبیولوژیکی (MFC) به عنوان یکی پتانسیل های مهم در تامین انرژی پاک و تجدید پذیر آینده مطرح می باشند. MFC ها علاوه بر تامین انرژی از نوع الکتریکی که در میان سایر انواع انرژی ها، پرکاربرد ترین و انعطاف پذیر ترین می باشد، نه تنها کوچکترین آلودگی برای محیط زیست ایجاد نمی کنند بلکه در تصفیه و از بین بردن آلودگی های زیست محیطی از قبیل فاضلاب شهری و شیرابه حاصل از پسماندهای جامد شهری تاثیر بسزایی دارند.
در حال حاضر، تکنولوژی MFC ها به دلیل راندمان پایین هنوز به تولید تجاری و انبوه نرسیده است. با تجاری شدن این صنعت، موضوع فاضلاب شهری نه تنها به عنوان یک مشکل بلکه به عنوان یک منبع تامین انرژی پاک مطرح خواهد بود به این دلیل که فاضلاب شهری منبع غنی میکروارگانیسم های مورد استفاده در پیل های سوختی میکروبیولوژیکی می باشد.
مدلسازی ریاضی پیل های سوختی میکروبی این امکان را فراهم می سازد که محققین با تغییر پارامترهای تاثیرگذار بر راندمان پیل های سوختی میکروبیولوژیکی و بدون انجام آزمایشات متعدد و زمان بر بتوانند تغییرات حاصل در توان تولید شده را پیش بینی نموده و به اصلاح طرح خود بپردازند. در این تحقیق سعی شده است مدلی مناسب برای پیش بینی چنین تغییراتی ارائه شود.