| dc.description.abstract | Ο άνθρακας είναι κατά πολύ η πιο άφθονη, οικονομική και ευρέως διανεμόμενη πηγή
ορυκτού καυσίμου, η οποία υπολογίζεται προς το παρόν σε περισσότερο από το 30% της
παγκόσμιας κατανάλωσης ενέργειας. Αυτή η τιμή προβλέπεται να παραμείνει σταθερή η
να αυξηθεί ελάχιστα μέχρι το 2030, καταδεικνύοντας τον βασικό ρόλο του άνθρακα στο
άμεσο μέλλον. Σήμερα, η μετατροπή του άνθρακα σε ενέργεια λαμβάνει μέρος κυρίως σε
συμβατικές μονάδες παραγωγής ενέργειας με καύση άνθρακα, στις οποίες, ωστόσο,
προκύπτουν αρκετά σημαντικά ζητήματα που σχετίζονται με τη χαμηλή απόδοση των
συμβατικών θερμικών κύκλων και την αυξημένη εκπομπή περιβαλλοντικά επιβλαβών
αερίων καθιστούν αυτή τη διαδικασία ακατάλληλη για ένα βιώσιμο μέλλον. Οπότε η
ανάπτυξη νέων τεχνολογιών για παραγωγή αποδοτικής καθαρής ενέργειας είναι ζωτικής
σημασίας για μια βιώσιμη ενεργειακή οικονομία .
Οι κυψέλες καυσίμου με άμεση χρήση άνθρακα (DCFCs) είναι μεταξύ των πιο
υποσχόμενων τεχνολογιών μετατροπής ενέργειας, από τη στιγμή που αντιπροσωπεύουν
τη μόνη ηλεκτροχημική διάταξη που εκμεταλλεύεται αποδοτικά τη χημική ενέργεια
στερεών ανθρακικών υλικών (έως και 80% βαθμός απόδοσης και 50% μείωση των
εκπομπών CO₂ σε σχέση με τις συμβατικές μονάδες παραγωγής ενεργείας με καύση
άνθρακα). Ωστόσο, η φτωχή ηλεκτροχημική τους δραστηριότητα, εξ αιτίας της
περιορισμένης επαφής μεταξύ του στερεού καυσίμου και της στερεής επιφάνειας επαφής
ανόδου/ηλεκτρολύτη, αποτελεί μάστιγα για την ανάπτυξη εμπορικών συστοιχιών DCFC.
Οι περιορισμοί της διάχυσης και η βελτίωση της κινητική της ανόδου μπορούν να
ξεπεραστούν μέσω της εσωτερικής αεριοποίησης του άνθρακα και της συνεχής ηλεκτρο-
οξείδωσης του. Για το σκοπό αυτό εξετάζεται για πρώτη φορά στην παρούσα
διπλωματική εργασία, η επίδραση τεσσάρων διαφορετικών τύπων άνθρακα (ανθρακίτης,
ασφαλτούχος άνθρακας, επεξεργασμένος ασφαλτούχος άνθρακας και άνθρακας που έχει
προέλθει από πυρόλυση πευκόδεντρου) υπό ροή He καθώς και CO2. Στη συνέχεια
εξετάζεται η ενσωμάτωση καταλύτη, ανθρακικών αλάτων καθώς και ο συνδυασμός και
των δύο στην πρώτη ύλη κάθε άνθρακα και η επίδραση που έχει το κάθε ένα στην στην
απόδοση της κυψέλης.
Αρχικά παρουσιάζονται οι ενεργειακές ανάγκες σε παγκόσμιο επίπεδο καθώς και ο ρόλος
του άνθρακα στον ενεργειακό τομέα παγκοσμίως αλλά και στην Ελλάδα. Τέλος εξετάζεται
η προσαρμογή των τεχνολογιών άνθρακα για τη μείωση των περιβαλλοντικών
επιπτώσεων και γίνεται μια γενική αναφορά στις κυψέλες καυσίμου.
Στη συνέχεια εξετάζονται οι συμβατικές τεχνολογίες παραγωγής ενέργειας από άνθρακα
καθώς και ο ρόλος του άνθρακα ως καύσιμο. Προχωρώντας γίνεται μια αναλυτικότερη
περιγραφή των κυψελών καυσίμου μέσω της απόδοσης, της θερμοδυναμικής τους
ανάλυσης και της ηλεκτροχημικής κινητικής τους. Επιπρόσθετα αναλύονται τα βασικά
χαρακτηριστικά και οι λειτουργίες των πιο συνηθισμένων τύπων κυψελών καυσίμου.
Στο κεφάλαιο 3 γίνεται μία αναλυτική παρουσίαση της πειραματικής διάταξης καθώς και
της συνολικής διαδικασίας που ακολουθήθηκε για τη διεξαγωγή των πειραμάτων.
Αναλύεται ο χαρακτηρισμός των υλικών, η τεχνική εναπόθεσης των ηλεκτροδίων και παρουσιάζονται οι μετρήσεις ελέγχου ενεργότητας σε συνθήκες ανοιχτού και κλειστού
κυκλώματος.
Στο κεφάλαιο 4 παρατίθενται τα πειραματικά αποτελέσματα και ο σχολιασμός τους ως
προς την απόδοση και το σχηματισμό CO στους 700°C,750°C και 800°C με ροή με CO2
και He ως αέριο μεταφοράς στο θάλαμο ανόδου και μέσω της αξιοποίησης καταλύτη
Co/CeO2 και ανθρακικών αλάτων καθώς και με το συνδυασμό και των δύο ως πρόσθετα
του κάθε άνθρακα.
Στο τελευταίο κεφάλαιο αναφέρονται τα συμπεράσματα που προέκυψαν από την ανάλυση
των πειραματικών αποτελεσμάτων και γίνονται και κάποιες προτάσεις για περαιτέρω έρευνα. | el_GR |
