YOSH OLIMLAR
ILMIY-AMALIY KONFERENSIYASI
in-academy.uz/index.php/yo
34
PROTON ALMASHINUVCHAN MEMBRANALI VODOROD YOQILG‘I
ELEMENTLARINING BIPOLYAR PLITALARIGA QO‘YILADIGAN TALABLAR
Abduraimov Sanjar Mirzasulton o‘g‘li
O‘zbekiston Respublikasi Fanlar Akademiyasi Materialshunoslik instituti
tayanch doktoranti (sanjar903@umail.uz)
Abduraimova Zuxra Baxtiyor qizi
O‘zbekiston Respublikasi Fanlar Akademiyasi Materialshunoslik instituti
https://doi.org/10.5281/zenodo.13822329
Annotatsiya:
Maqolada dunyoda va O‘zbekistonda vodorod energetikasida
qo‘llaniladigan texnologiyalar va yoqilg‘i elementlarining turlari, ishlash mohiyati va ularda
uchrayotgan eng muhim muammolar tahlili yoritilgan. Yoqilg‘i elementlarining eng keng
qo‘llanilayotgan turlari va ularning tarkibiy qismlarining vazifalari haqida to‘xtalib o‘tilgan.
Proton almashinuvchan membranali yoqilg‘i elementlarini yurtimizda qo‘llash va ishlab
chiqarish imkoniyatlari baholangan. Yoqilg‘i elementlari ustida olib borilayotgan dastlabki
izlanishlar va ularning tahlili keltirilgan.
Kalit so‘zlar:
vodorod, yoqilg‘i elementi, bipolyar plita.
Kirish
1 – bipolyar plastina; 2 – yakunlovchi plastinalar (1/2 bipolyar);
3 – izolyatsion qistirmali membran elektrod blok
3 - rasm. Eng sodda tuzilishdagi yoqilg‘i elementi
Bipolyar plastinalarga qo‘yiladigan talablar
Bipolyar plastina membrananing butun yuzasi bo‘ylab sodir bo‘ladigan rekasiya
hududiga yoqilg‘i va oksidlovchini alohida alohida teng taqsimlash orqali yetkazib berishi
zarur. Bunda yoqilg‘i sifatida vodorod (H
2
) qo‘llanilsa, oksidlovchi sifatida havodagi kislorod
qo‘llaniladi. Buning uchun bipolyar plastinaning ikkala yon tomonining yuzasiga maxsus gaz-
havo oqimini harakatlanishini ta’minlovchi ingichka kanallar ochiladi, chunki plastinaning bir
tomonida havo oqimi harakatlansa ikkinchi tomonida vodorod gazi harakatlanadi. Shuning
uchun bipolyar plastina materiali o‘z tanasidan gazni o‘tkazmasiligi talab etiladi.
YOSH OLIMLAR
ILMIY-AMALIY KONFERENSIYASI
in-academy.uz/index.php/yo
35
Bipolyar plastinaning ikkinchi vazifasi katod yoki anodda hosil bo‘lgan elektr tokini o‘z
tanasi orqali yo‘qotishlarsiz iste’molchi simlarga uzatishdan iborat. Bu esa bipolyar
plastinaning materiali yuqori elektr o‘tkazuvchanlikka ega bo‘lishini talab etadi
Bipolyar plastinaning uchinchi vazifasi bu vodoroddan elektr energiyasini olish
jarayonida hosil bo‘ladigan suv reaksion hududdan o‘z vaqtida chiqib ketishini ta’minlashdan
iborat. Reaksion hududdan suvni o‘z vaqtida chikaziB yuBorish jarayoni ingliz adaBiyotlarida
“suv menejmenti” deB ham yuritiladi.
Bipolyar plastinaning to‘rtinchi vazifasi, anod tarafdan memBranani suv Bilan namlaB
turish juda muhim, chunki anod tarafda suv hosil Bo‘lmaydi. MemBrananing katod tarafi
“GidrofoB” Bo‘lishi kerak, negaki GDQ g‘ovaklari suv Bilan to‘liB qolmasligi uchun. SHuning
uchun BP dagi gaz taqsimlovchi kanallarni loyihalashda BP materialining gidrofob va gidrofil
xossalarini inobatga olish zarur.
BP materiali yetarlicha mustahkamlikka ega bo‘lishi kerak. Chunki BPlar bir-biri bilan
yaxshi elektrik kontaktga ega bo‘lishi va germetik bo‘lishi uchun, yoqilg‘i elementi siqilgan
sendvich konstruksiyaga ega bo‘lgan xolda yig‘iladi (1-rasm). Konstruksiyani siqish vaqtida
BPlar yetarlicha siqilishga mustahkam bo‘lishi va qurilmaning yaxlitligini saqlab turishi zarur.
Yoqilg‘i elementining har bir a’zolari shu jumladan BP ishchi haroratga ko‘tarilganda o‘z fizik-
mexanik xossalarini saqlab turishi zarur. Bu esa BP materialiga yana qo‘shimcha talabni ya’ni
issiqlikdan kengayish koeffisienti iloji boricha past bo‘lishi zarurligini anglatadi.
Bipolyar plastinalarni kommersiyasi
Bipolyar plastinalar yoqilg‘i elementlarini ishlab chiqarishda eng asosiy komponent
xisoblanadi. Bu talablarning qanchalik muhim ekanligini yanada chuqurroq anglash uchun
yoqilg‘i elementlarini ommaviy ishlab chiqarish sanoatiga qarab baho beramiz. AQSH
energetika vazirligining hisoblariga ko‘ra mamlakat vodorod texnologiyalariga o‘tishi uchun
yiliga million dona yoqilg‘i elementi ishlab chiqarishi kerak Bu oyiga 100000 dona degani.
Bitta batarekada 120 ta BP bo‘lishini xisobga olsak oyiga 12 mln dona BP ishlab chiqarish
kerak, bu kuniga 400000 dona plastina ishlab chiqarish kerak degani.
2021 yil yakuniga ko‘ra, Butun dunyoda 51.437 dona vodorod yoqilg‘i elementida
harakatlanadigan avtomobillar ro‘yxatga olingan. Ularning mamlakatlar Bo‘yicha ulushi
quyida keltirilgan.
AQSH energetika vazirligi (DOE) mamlakatda qo‘llaniladigan yoqilg‘i elementlarining BP
lariga qisman talablarni belgilab oldi. Ularning orasidan fizik-kimyoviy, mexanik xossalarni va
iqtisodiy chegaralar keyingi paragrofda yoritilgan.
Bipolyar plastinalarning mexanik, fizik-kimyoviy va iqtisodiy ko‘rsatkichlariga
qo‘yiladigan talablar
Fizikviy xossalari.
BPning asosiy fizkviy xossaliriga: zichligi, elektr va issiqlik
o‘tkazuvchanligi, isiqqdan kengayish koeffisienti hamda gaz singuchanligi kiradi.
DOE ning 2010 yildagi talablariga binoan BPlar: elektr o‘tkazuvchanligi 100 Sm/sm;
solishtirma elektr qarshiligi 100 mkOm/m; tok yo‘qotishlari 0,1 mA/sm
2
dan oshmasligi;
umumiy qarshiligi kontakt yuzalari bilan birga 0,01 Om/sm
2
dan ko‘p bo‘lmasligi; vodorod
gazini o‘tkazuvchanligi 80
o
C haroratda 0,3 MPa bosimda 2·10
-6
sm
3
s
-1
sm
-2
dan oshmasligi
zarur. Vodorod gazining yuqori diffuzion qobiliyatga ega ekanligini hisobga olgan xolda,
plastina materialning gaz o‘tkazuvchanlik xossasiga katta ahamiyat berilgan.
YOSH OLIMLAR
ILMIY-AMALIY KONFERENSIYASI
in-academy.uz/index.php/yo
36
Kimyoviy xossalari.
BPlar elektr energiya ishlab chiqarish jarayonida ishtrok etadigan
reagentlar ya’ni vodorod, CO, CO
2
, havo, kuchli kislotalar, vodorod peroksidi va boshqa
peroksid birikmalarga nisbatan elektrokimyoviy va kimyoviy turg‘un bo‘lishi talab etiladi.
Plastinalar yoqilg‘i elementining ishchi harorati ya’ni 80
o
C dan 200
o
C gacha haroratlarda o‘z
kimyoviy xossalarini uzoq muddat saqlab turishi kerak. Bundan tashqari BP ishlash vaqtida
o‘zidan oltingugurt birikmalari, temir, mis ionlari kabi yo‘ldosh maxsulotlar ajratmasligi
kerak. Chunki bu birikmalar katalizatorlarni va boshqa komponentlarni ishdan chiqaradi.
Plastinalar kam massaga va iloji boricha ingichka shaklda bo‘lishi talab etiladi. 1 kVt li
qurilmada plastinaning massasi ko‘pi bilan 1 kg bo‘lishi. Plastinalarning yuzalari
ekspluatasiya jarayonida umuman korroziyaga uchramasligi kerak.
Mexanik xossalarsi.
DOE ning talablariga ko‘ra plastinaning egilishga mustahkamligi 4
MPa dan kam bo‘lmasligi kerak. Bundan tashqari plastina yuzasining ishlov berilganlik
darajasiga ham talablar mavjud: BP larning kontakt va siqiladigan yuzalarining g‘adr-
budurligi past darajada bo‘lishi kerak, umumiy konstruksiyaning germetikligini ta’minlash
uchun Bu juda muhim hisoblanadi. BP ning qalinligi butun yuza bo‘yicha bir xil bo‘lishi kerak,
ruxsat etilgan hatolik 0,02 mm.
Yoqilg‘i elementining umumiy massasining 80% gacha bipolyar plastinalarning massasi
tashkil etadi. Shuning uchun BP massasi iloji boricha yengil bo‘lishi kerak. Ko‘pchilik ishlab
chiqaruvchilarning talabiga ko‘ra plastinaning 1 sm
2
yuzasi 5 g dan og‘ir bo‘lmasligi zarur.
Iqtisodiy ko‘rsatkichlar.
Material sifatida yoki tayyor sanoat namunasi xolatida bo‘lsin
uning narxi minimal bo‘lishi kerak. DOE ning hisoblariga ko‘ra bugungi kunda yoqilg‘i
elementi batareyalarining narxi taxminan 75 doll/kVt ga to‘g‘ri kelmoqda. Uning
komponentlaridan xisoblangan BP larning narxi esa 10 doll/kVt ga to‘g‘ri kelmoqda, bu
batareya narxining 13-14 % ni tashkil etadi. DOE ning maqsadi plastinalarning narxini 6
doll/kVt dan pastgacha tushurish. Ya’ni har 500 sm
2
yuzali plastinaning donasini 1 dollarga
keltirishmoqchi.
References:
1.
https://minenergy.uz/uz/news/view/1709
2.
https://minenergy.uz/uz/news/view/2648
3.
Kang F, Zhang T-Y, Leng Y. Electrochemical behavior graphite in electrolyte of sulfuric
and acetic acid. Carbon 1997;35:1167–73.
4.
Chen GH, Wu DJ, Weng WC, He B, Yan WL. Preparation of polystyrene–graphite
conducting nanocomposites via intercalation polymerization. Polym Int 2001;50(9):980–5.
5.
Toyada M, Inagaki M. Heavy oil sorption using exfoliated graphite new application of
exfoliated graphite to protect heavy oil pollution. Carbon 2000;38(2):199–210
