دانلود تحقیق جایگاه انرژی های نور در تامین انرژی قرن آتی
| دسته بندی | فیزیک |
| فرمت فایل | doc |
| حجم فایل | 8112 کیلو بایت |
| تعداد صفحات فایل | 109 |
مقدمه
اگر وضعیت فعلی رشد جمعیت ادامه یابد، پیش بینی می شود جمعیت جهان در اوائل قرن حاضر به هفت میلیارد نفر می رسد .
در عین حال منابع انرژی متداول در حال اتمام بوده و ممکن است تا اوایل قرن ٢١ به پایان برسد . استفاده از انرژی هسته ای که منابع آن نیز محدود بوده ومستلزم تربیت نیروی انسانی ماهر و نیز استفاده از سیستم های پیشرفته حفاظتی در برابر ضایعات رادیواکتیو است ،کفایت انرژی جهان را نخواهد داد.
پیش بینی می شود که انرژی خورشیدی و انرژی بادی وغیره ، جایگاه ویژه ای رادرتامین انرژی قرن آتی کسب نمایند.
استفاده از انرژی در پیشرفت تمدن امری طبیعی و اساسی است و به عنوان یک پایه برای حیات مطرح می باشد. انرژی به عنوان یک عنصر اصلی برای هر فعالیت اقتصادی لازم است و چنانچه افزایش مصرف انرژی در راستای کمک به بالا رفتن مرتبه رشد اقتصادی که باعث ایجاد استانداردهای بالاتر زندگی و کیفیت بهتر زندگی برای جمعیت رو به رشد جهانی باشد، مفید بوده و هر کجا که استفاده از انرژی باعث محدود کردن رشد اقتصادی و کیفیت زندگی گردد، مضر محسوب می شود. به عبارت دیگر هنگامی که افزایش استفاده از انرژی همراه با محدودیت های اکوانرژی باشد رشد را محدود می کند زیرا در این حالت منابع طبیعی و رشد اقتصادی ناپایدار است.
مفهوم اکوانرژی در واقع از مباحث اقتصاد و محیط زیست ناشی می شود که سیستمهای مختلف انرژی را از جهات اقتصادی و محیط زیستی بررسی و مقایسه می کند. محدودیتهای اکوانرژی که در این جا بدان اشاره می گردد شامل محدودیتهای زیست محیطی که باعث پایین آمدن استانداردهای زندگی می شود، می باشد. محدودیتهای سیاسی که در واقع باعث بحرانهای منطقه ای می شوند نیز به عنوان زیرمجموعه ای از محدودیتهای اکوانرژی به حساب می آیند.
نیاز قرن بیست و یکم پایدار شدن است . این مفهوم پایداری شامل نرخ پایدار افزایش جمعیت، پایداری مصرف انرژی و اقتصاد پایدار می باشد.
توسعه پایدار با اقتصاد پایدار معنی می یابد و اقتصاد پایدار باید توسط سیستم های انرژی که بازده بیشتر و قیمت پایین تر دارند و همچنین پاکیزه هستند یعنی سیستمهای انرژی که اقتصادی تر و قابل رقابت تر با سایر انرژیها بوده و افراد بیشتری را به کار گرفته و باعث کاهش اثرات نامطلوب زیست محیطی میگردند، تأمین شود. در جهان امروز با نرخ افزایش جمعیت بالا، رشد اقتصاد پایدار فقط از طریق دسترسی به سیستم های انرژی که بتواند به محدودیت های سایر انرژیها فائق آید امکان پذیر است و نکته قابل توجه اینجاست که بشر در راه رسیدن به چنین هدفی است، اما نکته منفی پراکنده بودن فعالیت روی این موضوع و مقاومتهای سیاسی و اقتصادی بسیار زیاد در راه آسا ن سازی این گذر انرژی مفید جهانی است. گذر از یک انرژی به نوع دیگر آن همواره همراه با یک سابقه تاریخی و مفاهیم جدانشدنی ا قتصاد و محیط زیست قابل بررسی است . برای شناخت محدودیتهای سایر منابع انرژی لازم است تا دو مورد فوق الذکر در مورد آنها بررسی گردد.
اولین بار استفاده از انرژی با استفاده از چوب رونق گرفت و در ابتدا اقتصاد چوب پایدار به نظر می رسید چون منابع جنگلی فراوان بودند و جمعیت جهانی نیز نسبتاً کم بود . اما هنگامی که تکنولوژی پیشرفت نمود و درخواست انرژی برای صنعت ذوب آهن و سایر صنایع افزایش یافت، جنگلها رو به نابودی گذاشت و قیمت چوب افزایش یافت . در واقع رشد اقتصادی با توجه به عدم در دسترس بودن منابع و افزایش قیمت محدود گردید.
در این زمان بشر اندیشه دیگری در راستای تکنولوژی استفاده از انرژی با بازده بیشتر رابا ارائه زغال سنگ، ابداع نمود . این گذر انرژی باعث پیشرفت هایی شد . در این سالها لوکوموتیو و موتورهای جدیدی که بتوانند از این سوخت جدید استفاده نمایند ساخته شد . بنابراین در قرن 19 منبع انرژی دیگری که مؤثرتر از چوب بود معرفی گردید و باعث بوجود آمدن یک رشد اقتصادی که افراد بیشتری از آن بهره می بردند گردید . این پیشرفت به همراه بازده اقتصادی بیشتر، محصولات متنوع و نیروی کار بیشتر و قیمت پایین محصولات باعث بوجود آمدن انقلاب صنعتی گردید . پس از گذشت زمان، انقلاب صنعتی باعث پایین آمدن سطح کیفی زندگی عده زیادی از مردم گردید. محدودیتهای اکوانرژی زغال سنگ به شرح زیر مطرح شد:
- محدود شدن رشد اقتصاد
- بوجود آمدن ابرقدرتهای اقتصادی
- قیمت بالا نسبت به میزان آلایندگی
- پایین آمدن کارآیی نیروی کار ) در اثر آلودگی هوا)
با محدودیتهای فوق مفهوم پایداری اقتصاد زغال سنگ زیر سؤال رفت . بنابراین تکنولوژی جدید یکبار دیگر یک گذر انرژی را تجربه نمود و به سمت سوخت پیشرفته تر بعدی متوجه گردید و نفت به عنوان یک سوخت جدید به سمت اقتصادی شدن حرکت کرد.
نفت با %75 کربن، تمیزتر و قابل حمل تر بوده و بازده بیشتری نسبت به سوختهای قبلی داشت. بنابراین به تدریج جایگزین سوختهای قبلی گردید . بطور کلی استفاده از انرژی در سیستم های اقتصادی، در زیر ساخت ها و حتی رفتارهای روزمره افراد نفوذ می نماید و از این رو تغییر انرژی به کندی صورت می گیرد. اگر چه همیشه مزیت های اقتصادی بر مقاومتهای سیاسی غلبه پیدا می کند اما تغییر انرژی آخرین اقدامی است که شامل قانون فوق میشود.
در سالهای استفاده از نفت ماشین های حفاری، پالایشگاهها و موتورهای احتراق داخلی به عنوان بخشی از انقلاب نفت توسعه و کاربرد می یابند و یک بار دیگر یک گذر انرژی به سمت انرژی ارزانتر با بازده بیشتر که در آن کارآیی افراد بالاتر بوده و قیمت خدمات را می کاهد و جمعیت جهان را به سمت یک منبع اقتصادی جدید که کیفیت زندگی را ارتقاء می دهد، سوق می دهد.
در حالی که از نفت به عنوان انرژی جدید استفاده می گردد، سیر تحقیقات برای گذر از سیستم های انرژی آلوده ساز و مشکل سازتر به سمت سوختهای پاک تر که از نظر شیمیایی ساده تر و از نظر اقتصادی پایدارتر باشند ادامه می یابد.
پیل سوختی وسیله ای است که با استفاده از یک واکنش شیمیایی، برق تولید می کند. هر پیل سوختی دو الکترود دارد، یکی مثبت و دیگری منفی که به ترتیب کاتد و آند نامیده می شوند. واکنش هایی که برق تولید می کنند در الکترودها رخ می دهند. هر پیل سوختی همچنین دارای یک الکترولیت است که ذرات شارژ شده الکتریکی را از یک الکترود به الکترود دیگر می برد و کاتالیزور که سرعت واکنش در الکترودهاراافزایش می دهد. هیدروژن سوخت پایه است، اما پیل های سوختی به اکسیژن هم نیاز دارند. یکی از جاذبه های پیلهای سوختی این است که با ایجاد آلودگی ناچیز برق تولید می کنند. بیشتر هیدروژن و اکسیژنی که در تولید برق به کار می روند نهایتاً باعث ایجاد محصولی جانبی به نام آب می شوند. یک پیل سوختی تنها مقدار بسیار کمی جریان مستقیم تولید می کند. در عمل، تعداد زیادی از پیل های سوختی با هم به صورت یک توده در می آیند. پیل یا توده، دارای اصولی یکسان هستند.
تحقیق در مورد پیل های سوختی
| دسته بندی | برق |
| فرمت فایل | doc |
| حجم فایل | 468 کیلو بایت |
| تعداد صفحات فایل | 53 |
نمونه ای از تحقیق
پیلسوختی نوعی پیل الکتروشیمیایی است که انرژی شیمیایی حاصل از واکنش را مستقیماً به انرژی الکتریکی تبدیل میکند. سازه و بدنه اصلی پیلسوختی از الکترولیت، الکترود آند و الکترود کاتد تشکیل شده است. نمای کلی یک پیلسوختی به همراه گازهای واکنش دهنده و تولید شده و مسیر حرکت یونها در شکل ارائه شده است.
پیل سوختی یک دستگاه تبدیل انرژی است که به لحاظ نظری تا زمانی که ماده اکسید کننده و سوخت در الکترودهای آن تأمین شود قابلیت تولید انرژی الکتریکی را دارد. البته در عمل استهلاک، خوردگی و بد عمل کردن اجزای تشکیل دهنده، طول عمر پیلسوختی را کاهش می‌دهد.
در یک پیلسوختی، سوخت به طور پیوسته به الکترود آند و اکسیژن به الکترود کاتد تزریق میشود و واکنش‌های الکتروشیمیایی در الکترودها انجام شده و با ایجاد پتانسیل الکتریکی جریان الکتریکی برقرار می‌گردد. اگرچه پیلسوختی اجزاء و ویژگیهای مشابه یک باتری را دارد اما از بسیاری جهات با آن متفاوت است. باتری یک وسیله ذخیره انرژی است و بیشترین انرژی قابل استحصال از آن به وسیله میزان ماده شیمیایی واکنش دهنده که در خود باتری ذخیره شده است (عموماً در الکترودها) تعیین میشود. چنانچه ماده واکنش دهنده در باتری کاملاً مصرف شود، تولید انرژی الکتریکی متوقف خواهد شد (باتری تخلیه میشود). در باتری های نسل دوم ماده واکنش دهنده با شارژ مجدد، دوباره احیا میشود که این عمل مستلزم تأمین انرژی از یک منبع خارجی است. در این حالت نیز انرژی الکتریکی ذخیره شده در باتری محدود و وابسته به میزان ماده واکنش دهنده در آن خواهد بود.
گاز اکسید کننده نظیر هوا یا اکسیژن خالص در الکترود کاتد که با صفحه الکترولیت در تماس است جریان پیدا میکند و با اکسیداسیون الکتروشیمیایی سوخت که معمولاً هیدروژن است و با احیاء اکسید کننده انرژی شیمیایی گازهای واکنش‌گر به انرژی الکتریکی تبدیل میشود.
.......