به‌كارگيري مواد ترموالكتريك براي بازيابي حرارتي در پيل سوختي پليمري

پيل‌هاي سوختي با غشاي تبادل‌كننده پروتون گزينه‌هاي اميدواركننده‌اي براي تبديل انرژي پاك و كارآمد هستند. با اين حال، يكي از چالش‌هاي اصلي در زمينه اين دستگاه، مديريت حرارت اتلافي آن است كه بخش قابل توجهي از انرژي خروجي آن را به خود اختصاص مي‌دهد و از اين رو، بازيابي حرارت اتلافي پيل‌هاي سوختي پليمري موضوع داغ در ادبيات پژوهشي حوزه مواد پيشرفته است. مولدهاي ترموالكتريك يكي از اين فناوري‌ها هستند كه توجه زيادي را براي بازيابي حرارت اتلافي پيل‌هاي سوختي پليمري به خود جلب كرده‌اند. مولد ترموالكتريك يك دستگاه حالت جامد است كه گراديان دما را بر اساس اثر سيبك مستقيماً به انرژي الكتريكي تبديل مي‌كند. با استفاده از مولدهاي ترموالكتريك، حرارت اتلافي توليد شده توسط پيل‌هاي سوختي پليمري را مي‌توان به انرژي الكتريكي مفيد تبديل كرد و انرژي استحصال شده به ظرفيت توليد پيل سوختي اضافه شده يا براي تامين انرژي دستگاه‌هاي ديگر در زنجيره تأمين نيرو، مورد استفاده قرار مي‌گيرد. در اين مقاله مروري، يك نماي كلي از وضعيت فعلي استفاده از مولدهاي ترموالكتريك براي بازيابي حرارت پيل‌هاي سوختي با غشاي تبادل‌كننده پروتون ارائه شده است. خواص و محدوديت‌هاي مواد ترموالكتريك مرسوم، مانند بيسموت تلوريد و آلياژهاي آن‌ها مورد بحث قرار گرفته و پتانسيل مواد ترموالكتريك جايگزين، مانند اسكوتروديت‌ها، تركيبات نيمه هوسلر، مواد آلي، نانو لوله‌هاي كربني و كامپوزيت‌هاي مبتني بر آن‌ها و اكسيدهاي ترموالكتريك بررسي مي‌شود. همچنين در مورد معيارهاي مورد استفاده براي ارزيابي عملكرد مولدهاي ترموالكتريك براي بازيابي حرارت اتلافي پيل‌هاي سوختي پليمري و چالش‌ها و فرصت‌هاي مرتبط با به‌كارگيري عملي آن‌ها بحث خواهد.