1 - زمینه با پیدایش آهنربا ، پس از گذشت زمان کوتاهی پی بردند که کرة زمین نیز خاصیت آهنربایی دارد ؛ تا آنجا که نام قطب های آهن ربا را را بر اساس نام قطب های زمین نام گذاری کردند .
به دنبال آن ، برای اولین در سال 1600 میلادی ، توسط « گیلبرت » زمین به عنوان یک آهنربای بزرگ معرفی شد .
برای دلیل وجود خاصیت مغناطیسی در کرة زمین ، نظریه های متفاوتی از آغاز شناخت آن تا کنون ، ارائه شده است و حتی بعضی می گفتند ، خاصیت مغناطیسی کرة زمین ، تحت تأثیر کره های دیگر است . اما آخرین نظریه ، این خاصیت را به مواد مذاب داخل کرة زمین مربوط می داند .
2 - خاصیت مغناطیسی کرة زمین
یکی از ویژگی های مهم کرة زمین ، وجود خاصیت آهنربایی در آن است و مانند این است که درون کرة زمین ، آهنربای بسیار بزرگی قرار داده شده است و تا کنون ، نظریه های گو ناگونی برای علت آن ارائه شده است . آخرین نظریه این است که درون کرة زمین ، مواد مذاب در حال حرکت وجود دارد و بیشتر این مواد ، از جنس آهن و نیکل هستند . هنگامی که این مواد حرکت می کنند ، در اطراف جریان های الکتریکی ضعیفی به وجود می آورند که در مجموع ، باعث می شود کرة زمین ، خاصیت آهنربایی پیدا کند و در اطراف کرة زمین ، میدان مغناطیسی به وجود می آید . ما روی آهنربای بزرگی به نام «زمین » زندگی می کنیم .
چندین سیارة دیگر از سیاره های منظومه شمسی نیز ، میدان مغناطیسی دارند که از جمله آنها می توان از عطارد و مشتری نام برد . این خاصیت در خورشید و بسیاری ستاره های دیگر نیز دیده می شود .
خاصیت مغناطیسی کرة زمین ، نقش بسیار مهمی در جهت یابی کشتی ها و هواپیماها دارد . شمال و جنوب مغناطیسی زمین ثابت نیست و در فاصله های زمانی ، به میزان قابل ملاحظه ای تغییر می کند .
3 - زاویه انحراف
چنانچه به کمک عقربة مغناطیسی به طرف قطب شمال یا جنوب برویم ، به قطب شمال و جنوب واقعی کرة زمین نمی رسیم . علت این است که قطب شمال و جنوب جغرافیایی و مغناطیسی کرة زمین ، با هم یکی نیست ؛ یعنی اینکه قطب شمال مغناطیسی زمین ، درست روی قطب شمال جغرافیایی زمین قرار ندارد و اگر دو قطب جغرافیایی و مغناطیسی زمین را توسط خطی فرضی به به نام « محور » به هم وصل کنیم ، بین دو محور مغناطیسی و محور جغرافیایی زمین ، زاویه ای ساخته می شود که به آن ، زاویة انحراف گویند . این زاویه ، به مرور زمان ، جزئی تغییر می کند و ثابت نمی ماند ، و اندازة آن در نقاط مختلف زمین متفاوت است . زاویة انحراف در جهت یابی هواپیماها و کشتی ها بسیار مهم است . هم اکنون قطب شمال مغناطیسی کرة زمین ، در شمال کانادا قرار دارد .
4 - زاویه میل
مطالعة مغناطیسی زمین ، نشان می دهد که خط های میدان مغناطیسی زمین افقی نیست و با سطح زمین زاویه ای می سازد همچنین می دانیم خاصیت مغناطیسی یک آهنربا در نقاط مختلف آن متفاوت است و در دو قطب آن ، این خاصیت بیشتر است . به همین ترتیب ، خاصیت آهنربایی کرة زمین در دو قطب بیشتر است . پس اگر یک عقربة مغناطیسی آزاد باشد تا بتواند در راستای عمودی نیز حرکت کند ، نوک این عقربه نزدیک قطب ها به زمین متمایل می شود و در خط استوای مغناطیسی عقربه ، افقی قرار می گیرد و در قطب ها ، به عنوان مثال قطب شمال ، نوک عقربه N آن ، عمود بر سطح افقی خواهد شد . پس محور مغناطیسی عقربه های مغناطیسی در مکان های مختلف استوا تا قطب ، نسبت به سطح افق تغییر کرده و زاویه ای با افق می سازد ؛ این زاویه را زاویة میل گویند . پس زاویه میل ، زاویه ای است که محور مغناطیسی عقربه با سطح افق می سازد همچنین این زاویه ، در جهت یابی هواپیماها و کشتی ها نقش بسیار مهمی دارد ؛ در جغرافیا به این زاویه ، عرض جغرافیایی گویند .
5 - کشف معدن های آهنی زمین
مطالعة میدان مغناطیسی زمین برای هدف های علمی و عملی ، از اهمیت به سزایی برخوردار است . وجود میدان مغناطیس زمین ، انجام پاره ای از بررسی های مهم دیگر را میسر کرده است ؛ از آن جمله ، می توان از روش های اکتشاف و مطالعة ذخایر زمین نام برد . تحلیل دقیق میدان مغناطیسی زمین ، وسیلة توانمندی برای بررسی ذخایر معدنی زمین است . در حال حاضر ، جست و جوی مغناطیس سنجی ، روش ژئوفیزیکی مهم و گسترده ای است که برای اکتشاف و ذخایر معدنی به کار می رود .
در زمین ، نواحی ای وجود دارد که در آن جا کمیت های مغناطیسی به طور ناگهانی تغییر می کنند و مقادیری به خود می گیرند که با مقادیر مربوط به محل های مجاور ، تفاوت زیادی دارند تفاوت زیاد کمیت های مغناطیسی در این ناحیه ها ، ناشی از فشار تودة بزرگی از سنگ آهن های مغناطیسی در زیر سطح زمین است ؛ به همین دلیل ، مطالعة ناهنجاری های مغناطیسی ، دانسته های باارزشی در مورد وجود و محل مخزن های سنگ های مغناطیسی ارائه می دهد .
6- مین های دریایی
مواد مغناطیسی مانند آهن که در میدان مغناطیسی کرة زمین قرار گرفته باشند . به مرور زمان ، خاصیت مغناطیسی پیدا می کنند ؛ مثلاً یک کشتی که در آن آهن نیز به کار رفته است ، به مرور زمان آهنربا می شود . از این خاصیت برای به دام انداختن آن استفاده می شود .
عملکرد یک مین دریایی ، به گونه ای است که خاصیت آهنربایی کشتی بر آن اثر گذاشته و فرمان انفجار صادر می شود .
در یک مین دریایی ، عقربه ای مغناطیسی قرار داده اند که هنگام عبور کشتی از بالای آن ، عقربه تحت تأثیر قرار گرفته و مین از سطح زیرین دریا ، به سطح دریا می رسد و سپس منفجر می شود . برای خنثی کردن این مین ها دو روش وجود دارد .
الف ـ مغناطیس نیرومندی را با کابل های سیمی از زیر هواپیما آویزان کرده و آن را نزدیک سطح آب ، حرکت می دهند . آهنربای قوی روی مین ها اثر گذاشته و آنها را خنثی می کند . گاهی کابل سیمی دایره شکل را به طور شناور روی سطح آب قرار می دهند و جریانی را از آن می گذرانند ، که بر اثر این میدان مغناطیسی یا جریان جریان ساز و کار ، مین ها عمل کرده ، بدون هیچ خسارتی منفجر می شوند .
ب ـ حلقه هایی از سیم عایق شده را به کشتی وصل کنند و جریانی را از آنها می گذرانند ؛ به طوری که میدان مغناطیسی این جریان مساوی و در خلاف میدان مغناطیسی کشتی کشتی ( که یک مغناطیس دائمی است ) باشد . وقتی این میدان ها با هم ترکیب شوند ، یکدیگر را خنثی می کنند و کشتی بدون این که ساز و کار مین را به کار اندازند ، از روی آن می گذرد .
7 - باستان شناسی مغناطیسی
میدان مغناطیسی زمین ، منظم و پایدار نیست ؛ بلکه با گذشت سال ها در یک محل معین ، مقدار متوسط زاویة انحراف و میل تغییر می کند . این انحراف محور مغناطیسی و در نتیجه ، تغییرات زاویه انحراف و زاویه میل در یک محل نسبت به زمان ، شاخة جدیدی را در « باستان شناسی » به نام «باستانو مغناطیسی» ایجاد کرده است که توسط آن ، عمر کوره ها ، اجاق ها و آتشکده های قدیمی تعیین می شود . اساس کار ، مبتنی بر این است که بیشتر خاک رسهایی که این اجسام از آنها ساخته شده اند ، حاوی مقدار کمی مواد مغناطیسی اند . سمتگیری این مواد مغناطیسی ، با گرم شدن در موقع استفادة عادی تثبیت شده است . با مقایسة جهت فعلی میدان مغناطیسی زمین با جهت میدان مغناطیسی این مواد ، می توان قدمت باستانی تقریبی آن ها را تعیین کرد .
در مقیاس طولانی تر زمان ( دوران زمین شناسی ) ، شواهدی وجود دارد که نشان می دهد محور مغناطیسی زمین در مدت چهار میلیون سال گذشته ، نه بار کاملاً تغییر جهت داده است . این شواهد ، مبتنی بر اندازه گیری های خاصیت مغناطیسی ( ضعیف ) تثبیت شده در تخته سنگ های با عمر زمین شناسی معین هستند .
منبع :www.physicsir.com
آهنربایی کره زمین
1 - زمینه با پیدایش آهنربا ، پس از گذشت زمان کوتاهی پی بردند که کرة زمین نیز خاصیت آهنربایی دارد ؛ تا آنجا که نام قطب های آهن ربا را را بر اساس نام قطب های زمین نام گذاری کردند .
به دنبال آن ، برای اولین در سال 1600 میلادی ، توسط « گیلبرت » زمین به عنوان یک آهنربای بزرگ معرفی شد .
برای دلیل وجود خاصیت مغناطیسی در کرة زمین ، نظریه های متفاوتی از آغاز شناخت آن تا کنون ، ارائه شده است و حتی بعضی می گفتند ، خاصیت مغناطیسی کرة زمین ، تحت تأثیر کره های دیگر است . اما آخرین نظریه ، این خاصیت را به مواد مذاب داخل کرة زمین مربوط می داند .
2 - خاصیت مغناطیسی کرة زمین
یکی از ویژگی های مهم کرة زمین ، وجود خاصیت آهنربایی در آن است و مانند این است که درون کرة زمین ، آهنربای بسیار بزرگی قرار داده شده است و تا کنون ، نظریه های گو ناگونی برای علت آن ارائه شده است . آخرین نظریه این است که درون کرة زمین ، مواد مذاب در حال حرکت وجود دارد و بیشتر این مواد ، از جنس آهن و نیکل هستند . هنگامی که این مواد حرکت می کنند ، در اطراف جریان های الکتریکی ضعیفی به وجود می آورند که در مجموع ، باعث می شود کرة زمین ، خاصیت آهنربایی پیدا کند و در اطراف کرة زمین ، میدان مغناطیسی به وجود می آید . ما روی آهنربای بزرگی به نام «زمین » زندگی می کنیم .
چندین سیارة دیگر از سیاره های منظومه شمسی نیز ، میدان مغناطیسی دارند که از جمله آنها می توان از عطارد و مشتری نام برد . این خاصیت در خورشید و بسیاری ستاره های دیگر نیز دیده می شود .
خاصیت مغناطیسی کرة زمین ، نقش بسیار مهمی در جهت یابی کشتی ها و هواپیماها دارد . شمال و جنوب مغناطیسی زمین ثابت نیست و در فاصله های زمانی ، به میزان قابل ملاحظه ای تغییر می کند .
3 - زاویه انحراف
چنانچه به کمک عقربة مغناطیسی به طرف قطب شمال یا جنوب برویم ، به قطب شمال و جنوب واقعی کرة زمین نمی رسیم . علت این است که قطب شمال و جنوب جغرافیایی و مغناطیسی کرة زمین ، با هم یکی نیست ؛ یعنی اینکه قطب شمال مغناطیسی زمین ، درست روی قطب شمال جغرافیایی زمین قرار ندارد و اگر دو قطب جغرافیایی و مغناطیسی زمین را توسط خطی فرضی به به نام « محور » به هم وصل کنیم ، بین دو محور مغناطیسی و محور جغرافیایی زمین ، زاویه ای ساخته می شود که به آن ، زاویة انحراف گویند . این زاویه ، به مرور زمان ، جزئی تغییر می کند و ثابت نمی ماند ، و اندازة آن در نقاط مختلف زمین متفاوت است . زاویة انحراف در جهت یابی هواپیماها و کشتی ها بسیار مهم است . هم اکنون قطب شمال مغناطیسی کرة زمین ، در شمال کانادا قرار دارد .
4 - زاویه میل
مطالعة مغناطیسی زمین ، نشان می دهد که خط های میدان مغناطیسی زمین افقی نیست و با سطح زمین زاویه ای می سازد همچنین می دانیم خاصیت مغناطیسی یک آهنربا در نقاط مختلف آن متفاوت است و در دو قطب آن ، این خاصیت بیشتر است . به همین ترتیب ، خاصیت آهنربایی کرة زمین در دو قطب بیشتر است . پس اگر یک عقربة مغناطیسی آزاد باشد تا بتواند در راستای عمودی نیز حرکت کند ، نوک این عقربه نزدیک قطب ها به زمین متمایل می شود و در خط استوای مغناطیسی عقربه ، افقی قرار می گیرد و در قطب ها ، به عنوان مثال قطب شمال ، نوک عقربه N آن ، عمود بر سطح افقی خواهد شد . پس محور مغناطیسی عقربه های مغناطیسی در مکان های مختلف استوا تا قطب ، نسبت به سطح افق تغییر کرده و زاویه ای با افق می سازد ؛ این زاویه را زاویة میل گویند . پس زاویه میل ، زاویه ای است که محور مغناطیسی عقربه با سطح افق می سازد همچنین این زاویه ، در جهت یابی هواپیماها و کشتی ها نقش بسیار مهمی دارد ؛ در جغرافیا به این زاویه ، عرض جغرافیایی گویند .
5 - کشف معدن های آهنی زمین
مطالعة میدان مغناطیسی زمین برای هدف های علمی و عملی ، از اهمیت به سزایی برخوردار است . وجود میدان مغناطیس زمین ، انجام پاره ای از بررسی های مهم دیگر را میسر کرده است ؛ از آن جمله ، می توان از روش های اکتشاف و مطالعة ذخایر زمین نام برد . تحلیل دقیق میدان مغناطیسی زمین ، وسیلة توانمندی برای بررسی ذخایر معدنی زمین است . در حال حاضر ، جست و جوی مغناطیس سنجی ، روش ژئوفیزیکی مهم و گسترده ای است که برای اکتشاف و ذخایر معدنی به کار می رود .
در زمین ، نواحی ای وجود دارد که در آن جا کمیت های مغناطیسی به طور ناگهانی تغییر می کنند و مقادیری به خود می گیرند که با مقادیر مربوط به محل های مجاور ، تفاوت زیادی دارند تفاوت زیاد کمیت های مغناطیسی در این ناحیه ها ، ناشی از فشار تودة بزرگی از سنگ آهن های مغناطیسی در زیر سطح زمین است ؛ به همین دلیل ، مطالعة ناهنجاری های مغناطیسی ، دانسته های باارزشی در مورد وجود و محل مخزن های سنگ های مغناطیسی ارائه می دهد .
6- مین های دریایی
مواد مغناطیسی مانند آهن که در میدان مغناطیسی کرة زمین قرار گرفته باشند . به مرور زمان ، خاصیت مغناطیسی پیدا می کنند ؛ مثلاً یک کشتی که در آن آهن نیز به کار رفته است ، به مرور زمان آهنربا می شود . از این خاصیت برای به دام انداختن آن استفاده می شود .
عملکرد یک مین دریایی ، به گونه ای است که خاصیت آهنربایی کشتی بر آن اثر گذاشته و فرمان انفجار صادر می شود .
فرمت این مقاله به صورت Word و با قابلیت ویرایش میباشد
تعداد صفحات این مقاله 21 صفحه
پس از پرداخت ، میتوانید مقاله را به صورت انلاین دانلود کنید
اگر چه پیلسوختی به تازگی به عنوان یکی از راهکارهای تولید انرژی الکتریکی مطرح شده است ولی تاریخچه آن به قرن نوزدهم و کار دانشمند انگلیسی سرویلیام گرو بر میگردد. او اولین پیلسوختی را در سال 1839 با سرمشق گرفتن از واکنش الکترولیز آب، طی واکنش معکوس و در حضور کاتالیست پلاتین ساخت.
واژه "پیلسوختی" در سال 1889 توسط لودویک مند و چارلز لنجر به کار گرفته شد. آنها نوعی پیلسوختی که هوا و سوخت ذغالسنگ را مصرف میکرد، ساختند. تلاشهای متعددی در اوایل قرن بیستم در جهت توسعه پیلسوختی انجام شد که به دلیل عدم درک علمی مسئله هیچ یک موفقیت آمیز نبود. علاقه به استفاده از پیل سوختی با کشف سوختهای فسیلی ارزان و رواج موتورهای بخار کمرنگ گردید.
فصلی دیگر از تاریخچه تحقیقات پیلسوختی توسط فرانسیس بیکن از دانشگاه کمبریج انجام شد. او در سال 1932 بر روی ماشین ساخته شده توسط مند و لنجر اصلاحات بسیاری انجام داد. این اصلاحات شامل جایگزینی کاتالیست گرانقیمت پلاتین با نیکل و همچنین استفاده از هیدروکسیدپتاسیم قلیایی به جای اسید سولفوریک به دلیل مزیت عدم خورندگی آن میباشد. این اختراع که اولین پیلسوختی قلیایی بود، “Bacon Cell” نامیده شد. او 27 سال تحقیقات خود را ادامه داد تا توانست یک پیلسوختی کامل وکارا ارائه نماید. بیکون در سال 1959 پیلسوختی با توان 5 کیلووات را تولید نمود که میتوانست نیروی محرکه یک دستگاه جوشکاری را تامین نماید.
تحقیقات جدید در این عرصه از اوایل دهه 60 میلادی با اوج گیری فعالیتهای مربوط به تسخیر فضا توسط انسان آغاز شد. مرکز تحقیقات ناسا در پی تامین نیرو جهت پروازهای فضایی با سرنشین بود. ناسا پس از رد گزینههای موجود نظیر باتری (به علت سنگینی)، انرژی خورشیدی(به علت گران بودن) و انرژی هستهای (به علت ریسک بالا) پیلسوختی را انتخاب نمود.
تحقیقات در این زمینه به ساخت پیلسوختی پلیمری توسط شرکت جنرال الکتریک منجر شد. ایالات متحده فنآوری پیل سوختی را در برنامه فضایی Gemini استفاده نمود که اولین کاربرد تجاری پیلسوختی بود.
پرت و ویتنی دو سازنده موتور هواپیما پیلسوختی قلیایی بیکن را به منظور کاهش وزن و افزایش طول عمر اصلاح نموده و آن را در برنامه فضایی آپولو به کار بردند. در هر دو پروژه پیلسوختی بعنوان منبع انرژی الکتریکی برای فضاپیما استفاده شدند. اما در پروژه آپولو پیلهای سوختی برای فضانوردان آب آشامیدنی نیز تولید میکرد. پس از کاربرد پیلهای سوختی در این پروژهها، دولتها و شرکتها به این فنآوری جدید به عنوان منبع مناسبی برای تولید انرژی پاک در آینده توجه روزافزونی نشان دادند.
از سال 1970 فنآوری پیلسوختی برای سیستمهای زمینی توسعه یافت. تحریم نفتی از سال1973-1979 موجب تشدید تلاش دولتمردان امریکا و محققین در توسعه این فنآوری به جهت قطع وابستگی به واردات نفتی گشت.
در طول دهه 80 تلاش محققین بر تهیه مواد مورد نیاز، انتخاب سوخت مناسب و کاهش هزینه استوار بود. همچنین اولین محصول تجاری جهت تامین نیرو محرکه خودرو در سال1993 توسط شرکت بلارد ارائه شد.
انواع پیلسوختی و خصوصیات هر یک در جدول زیر مشخص است.
پیل سوختی قلیایی پیل سوختی
متانولی پیل سوختی
کربنات مذاب پیل سوختی
اسید فسفریک پیل سوختی
پلیمری پیل سوختی
اکسیدجامد
الکترولیت هیدروکسید پتاسیم غشاء پلیمری مایع کربنات مذاب ثابت مایع اسید فسفریک ثابت غشاء تعویض یونی سرامیک
دمای عملیاتی 90-60 130-60 650 200 80 1000
بازده 60-40% 40% 60-45% 40-35% 60-40% 65-50%
توان تولیدی تا 20 کیلووات کمتر از 10 کیلووات بیش از یک مگاوات بیش از 50 کیلووات تا 250 کیلووات بیش از 200 کیلووات
کاربرد زیر دریایی و فضایی کاربردهای قابل حمل نیروگاهی نیروگاهی وسائل نقلیه، نیرو گاهی کوچک نیروگاهی
کارکرد و اهمیت پیل سوختی
شناخت کلی پیلسوختی
پیلسوختی نوعی سل 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 باطری را دارد اما از بسیاری جهات با آن متفاوت است. باطری یک وسیله ذخیره انرژی است و بیشترین انرژی قابل استحصال از آن به وسیله میزان ماده شیمیایی واکنش دهنده که در خود باطری ذخیره شده است (عموماً در الکترودها) تعیین میشود. چنانچه ماده واکنش دهنده در باطری کاملاً مصرف شود، تولید انرژی الکتریکی متوقف خواهد شد (باطری تخلیه میشود). در باطری 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 باطری 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.
از نظر تئوری، هر مادهای که به صورت شیمیایی قابل اکسید شدن باشد و بتوان آن را به صورت پیوسته (به صورت سیال) به پیلسوختی تزریق کرد، میتواند به عنوان سوخت در الکترود آند پیلسوختی مورد استفاده قرار گیرد. به طور مشابه ماده اکسید کننده سیالی است که بتواند با نرخ مناسبی احیا شود.
گاز هیدروژن به دلیل تمایل واکنش دهندگی بالا به همراه چگالی انرژی بالا به عنوان سوخت ایدهآل در پیلسوختی مورد استفاده قرار میگیرد. هیدروژن را میتوان از تبدیل هیدروکربنها از طریق واکنش کاتالیستی، تولید و به صورتهای گوناگون ذخیره سازیکرد. اکسیژن مورد نیاز در پیلسوختی به طور مستقیم از هوا تهیه میشود. بر روی سطح الکترودهای آند و کاتد پیلسوختی واکنش اکسیداسیون و احیاء در ناحیه سه فازی (و در صورت جامد بودن الکترولیت دو فازی) نزدیک سطح مشترک واکنش دهندهها، کاتالیست و الکترولیت صورت میگیرد. این ناحیه سه فازی نقش مهمی در عملکرد الکتروشیمیایی پیلسوختی به ویژه پیلهایسوختی با الکترولیت مایع دارد. در اینگونه پیلهایسوختی، گازهای واکنش دهنده از میان یک لایه نازک از الکترولیت که سطح الکترودهای متخلخل را پوشانده است عبور کرده و واکنش الکتروشیمیایی مناسب روی سطح الکترود مربوطه انجام میشود. چنانچه الکترود متخلخل حاوی مقادیر بیش از حد الکترولیت باشد الکترود در اصطلاح غرق flood)) شده و به این ترتیب انتقال واکنشگرهای گازی محلول در الکترولیت به مکانهای واکنش محدود میشود. در نتیجه عملکرد الکتروشیمیایی الکترود متخلخل تضعیف میشود لذا ضروری است که در ساختار الکترودهای متخلخل یک تعادل مناسب بین الکترود، الکترولیت و فاز گازی ایجاد شود.
تلاشهای اخیر جهت بهبود عملکرد واکنش الکتروشیمیایی، کاهش هزینههای تولید، کاهش ضخامت اجزای پیلسوختی و در عین حال اصلاح و بهبود ساختار الکترودها و فاز الکترولیت متمرکز شده است. الکترولیت با هدایت یونها بین الکترودها سبب تکمیل مدار الکتریکی پیلسوختی میشود. الکترولیت یک مانع فیزیکی بین سوخت و گاز اکسیژن ایجاد میکند و مانع اختلاط مستقیم آنها میشود. وظیفه صفحات الکترود متخلخل در پیلسوختی شامل موارد زیر است:
1ـ ایجاد یک سطح فعال و مناسب که واکنش های الکتروشیمیایی روی این سطوح انجام میشود.
2ـ هدایت یونهای حاصل از واکنش به داخل یا خارج از ناحیه تبادل سه فازی و انتقال الکترونهای تولیدی به مدار خارجی (الکترودها باید هدایت الکتریکی خوبی داشته باشد).
برای افزایش سطح تماس واکنش دهندهها با کاتالیست لازم است که ساختار الکترود، متخلخل بوده و میزان سطح در دسترس و پوشش داده شده توسط کاتالیست نسبت به حجم الکترود زیاد باشد. ساختار متخلخل، دسترسی راحت اجزاء واکنش دهنده به مراکز فعال را میسر میسازد.
نرخ واکنشهای الکتروشیمی با افزایش دما افزایش پیدا میکند، لذا خاصیت کاتالیزوری الکترودها در پیلهایسوختی دما پایین از اهمیت بیشتری در مقایسه با پیلسوختی دما بالا برخوردار است. الکترودهای متخلخل باید در هر دو طرف تماس با الکترولیت و گازهای واکنشدهنده، نفوذپذیر باشند تا حدی که توسط الکترولیت اشباع نشده و بوسیله گازهای واکنش دهنده خشک نشوند.
مزایا و معایب
مزایای پیل سوختی:
پیل سوختی آلودگی ناشی از سوزاندان سوختهای فسیلی را حذف نموده و تنها محصول جانبی آن آب می باشد.
• در صورتیکه هیدروژن مصرفی حاصل از الکترولیز آب باشد نشر گازهای گلخانه ای به صفر می رسد.
• بدلیل وابسته نبودن به سوختهای فسیلی متداول نظیر بنزین و نفت، وابستگی اقتصادی کشورهای ناپایدار اقتصادی را حذف می کند.
• با نصب پیلهای سوختی نیروگاهی کوچک، شبکه غیرمتمرکز نیرو گسترده می گردد.
• پیل های سوختی راندمان بالاتری نسبت به سوختهای فسیلی متداول نظیر نفت و بنزین دارد.
• هیدروژن در هر مکانی از آب و برق تولید می گردد. لذا پتانسیل تولید سوخت، غیرمتمرکز خواهد شد.
• اکثر پیلهای سوختی در مقایسه با موتورهای متداول بسیار بی صدا هستند.
• انتقال گرما از پیلهای دما پایین بسیار کم می باشد لذا آنها را برای کاربردهای نظامی مناسب خواهد شد.
• زمان عملکرد آنها از باتریهای متداول بسیار طولانی تر است. فقط با دو برابر نمودن سوخت مصرفی می توان زمان عملکرد را دو برابر نمود و نیازی به دو برابر کردن خود پیل نمی باشد.
• سوختگیری مجدد پیلهای سوختی به راحتی امکان پذیر می باشد و هیچگونه اثرات حافظه ای بر جای نمی گذارد.
• بعلت عدم وجود اجزای متحرک نگهداری از آنها بسیار ساده می باشد.
• نصب و بهره برداری از پیل های سوختی بسیار ساده و مقرون به صرفه می باشد.
• پیل های سوختی مدولار می باشند یعنی براحتی توان تولیدی از آنها قابل افزایش می باشد.
• این مولدها قابلیت تولید همزمان برق و حرارت را دارند.
• امکان استفاده از سوختهای تجدیدپذیر و سوختهای فسیلی پاک در آنها وجود دارد.
• به میکروتوربین ها متصل می گردند.
• پیل سوختی به تغییر بار الکتریکی پاسخ می دهد.
• پیل سوختی امکان تولید برق مستقیم با کیفیت بالا را دارد.
• دانسیته نیروی بالا دارد.
معایب پیل سوختی :
• سوختگیری پیل های سوختی مشکل اصلی پیلهای سوختی است. تولید، انتقال، توزیع و ذخیره بعلت نبودن زیرساخت مناسب مشکل می باشد.
• تبدیل هیدروکربن به هیدروژن از طریق مبدل هنوز با چالش هایی روبروست و هنوز فن آوری کاملاً پاک نمی باشد.
• برد خودروهای پیل سوختی کوتاهتر و زمان سوختگیری و استارت زدن طولانی تری نسبت به خودروهای متداول دارند.
• پیل های سوختی از باتریهای متداول سنگین تر هستند و محققین در پی کاهش وزن آنها
می باشند.
• تولید پیل سوختی بدلیل نداشتن خط تولید هنوز گران است.
• برخی پیلهای سوختی از مواد گرانقیمت استفاده می کنند.
• این فن آوری هنوز کاملاً توسعه نیافته و محصولات کمی از آن موجود است.
پیلسوختی پلیمری
پیلهای سوختی غشاء پروتون (پلیمری) اولین بار در دهه 1960 برای برنامه Gemini ناسا استفاده شد. این نوع پیلسوختی از نقطه نظر طراحی و کارکرد یکی از جذابترین انواع پیلسوختی است. پیلسوختی پلیمری دارای الکترولیت پلیمری به شکل یک ورقه نازک منعطف است که هادی یون هیدروژن(پروتون)میباشد و بین دو الکترود متخلخل قرار میگیرد. جهت کارایی مطلوب لازم است الکترولیت ، از آب اشباع باشد. نفیون یکی از بهترین الکترولیتهای مورد استفاده در این نوع پیلسوختی است. این غشاء کوچک و سبک است و در دمای پایین 80 درجه سانتیگراد( تقریباً 175 درجه فارنهایت) کار می کند. سایر الکترولیت های جامد در دمای بالا نزدیک به 1000 درجه سانتیگراد کار میکنند. در پیلسوختی پلیمری واکنش احیاء اکسیژن واکنش کندتر است (این واکنش سه مرتبه کندتر از واکنش اکسید شدن هیدروژن است). کاتالیست مورد استفاده در این پیلسوختی اغلب از جنس پلاتین بوده و میزان کاتالیست مصرفی در الکترودهای این نوع پیلسوختی بیشتر از سایر انواع پیلسوختی است.
بازده الکتریکی این نوع پیلسوختی در حدود %50-40 درصد است. سوخت مصرفی در پیلسوختی پلیمری نیازمند هیدروژن خالص است لذا مبدل در خارج پیلسوختی جهت تبدیل سوختهای متانول و یا بنزین به هیدروژن نیاز است.
میزان دانسیته توانی این نوع پیلسوختی بیشتر از انواع دیگر پیلسوختی است. محدوده دانسیته توانی در این نوع پیلسوختی بین( 600-350) است. طول عمر پیشبینی شده برای پیلسوختیپلیمری بیش از 40000 ساعت است. در این پیلسوختی CO سبب سمیشدن کاتالیست میشود.
واحدهای 50 کیلوواتی اکنون در حال فعالیت و تولید نیرو هستند و واحدهایی تا توان 250 کیلووات نیز در دست توسعه هستند.
در پیلسوختی پلیمری سوخت مورد استفاده هیدروژن میباشد. ملکول هیدروژن در آند به یونهای پروتون و الکترون یونیزه شده، الکترونهای آنها جدا میشود. یونهای هیدروژن که شامل بار مثبت هستند (پروتون) به یک سطح غشاء خلل دار نفوذ میکنند و به سمت کاتد میروند. الکترونهای جدا شده نمیتوانند از این غشاء عبور کنند بلکه از یک مدار خارجی عبور کرده و موجب تولید برق میشوند. در کاتد الکترونها، پروتونهای هیدروژن و اکسیژن موجود در هوا با هم ترکیب می شوند و آب را تشکیل میدهند.واکنشها در الکترودها به شرح ذیل می باشند:
واکنش آند 2H2 => 4H+ + 4e-
واکنش کاتد O2 + 4H+ + 4e- => 2 H2O
واکنش کلی پیل 2H2 + O2 => 2 H2O
به دلیل جامد بودن الکترولیت این پیلسوختی و همینطور انعطاف پذیر بودن آن امکان شکستن یا ترک خوردن در آن کم است .
در مقایسه با انواع دیگر پیلسوختی ، برای یک حجم و وزن معلوم پیلسوختی پلیمری توان بیشتری تولید میکند. این نوع پیلسوختی به دلیل دمای پائین به زمان کمی برای راهاندازی نیاز دارند و همین خصوصیت آنها را بهترین گزینه در کاربردهای وسایل نقلیه بعنوان جایگزین برای موتور احتراق داخلی دیزلی و بنزینی معرفی مینماید. همچنین این سیستم ها کاربری مناسبی در زمینه مولدهای خانگی، نیروگاهی کوچک، صنعت حمل ونقل و نظامی دارند
پیلسوختی اکسید جامد
توسعه پیلسوختی اکسید جامد (SOFC) از اواخر دهه 1950 آغاز شد و در حال حاضر بالاترین دما را در میان انواع پیلسوختی دارد. محدوده دمای عملکرد این پیل600 - 1000 درجه سانتیگراد است و به همین دلیل از انواع سوختها در آن میتوان استفاده نمود. این پیلسوختی دو ساختار صفحه ای و لولهای دارد و از الکترولیت جامد سرامیکی نازکی به جای الکترولیت مایع استفاده میشود.
در دمای عملکرد بالا در پیلسوختی اکسید جامد یونهای اکسیژن (با بار منفی) از شبکه کریستالی(عموماً ترکیبی از اکسید زیرکنیم و اکسید کلسیم) عبور میکنند. در کاتد ملکولهای اکسیژن هوا با چهار الکترون ترکیب میشوند. وقتی یک سوخت گازی حاوی هیدروژن از آند عبور کند، یک جریان شارژ شده منفی شامل یونهای اکسیژن از الکترولیت عبور میکند تا سوخت را اکسید کنند. الکترون های ایجاد شده در آند از یک مدار خارجی عبور می کنند و به کاتد می روند. با این کار مدار الکتریکی کامل شده و انرژی برق تولید میشود. پیلهای سوختی اکسید جامد نیاز به مبدل خارجی ندارند. واکنشهای پیلسوختی اکسید جامد به صورت زیر است:
واکنش آند 2 H2 + 2 O2- => 2 H2O + 4 e-
واکنش کاتد O2 + 4 e- => 2 O2-
واکنش کلی پیل 2 H2 + O2 => 2 H2O
پیلسوختی اکسید جامد راندمانی در حدود 60-45 درصد دارد و میزان دانسیته توان تولیدی در این نوع پیلسوختی 300-240 است. طول عمر این نوع پیلسوختی بیش از 40000 ساعت است. ترکیب این نوع پیلسوختی با یک توربین بازده کلی را به 70% افزایش می دهد.
با توجه به دمای بالای کارکرد پیلسوختی اکسید جامد، کاربردهای نیروگاهی این نوع پیلسوختی بیشتر مدنظر است. دمای بالای کارکرد یک سری مزایای ویژه را برای این نوع پیلسوختی به همراه میآورد. این مزایا عبارتند از:
1- تنوع در سوخت مورد استفاده(گازی نمودن ذغال، گازهای حاصل از فرایندهای صنعتی و سایر منابع)
2- امکان تبدیل مستقیم سوختهای هیدروکربنی بدون نیاز به مبدل سوخت
3- راندمان بالا
4- امکان به کارگیری در مولدهای تواان برق و حرارت(بازیافت حرارتی جهت گرم نمودن فضا و یا توربین بخار جهت ایجاد برق)
دمای بالای کارکرد پیلسوختی اکسید جامد و نیاز به مواد گرانقیمت تنوع کاربردها را در این پیلسوختی محدود میکند ولی از طرف دیگر با افزایش دمای کارکرد امکان تبدیل سوخت در داخل پیلسوختی میسر شده و امکان بهرهبرداری موثر از انرژی گرمایی تولید شده نیز بوجود میآید.
با توجه به دمای بالای کارکرد پیلسوختی اکسیدجامد، این نوع پیلسوختی در نیروگاههای بزرگ تولید برق و هم چنین نیروگاههای سیکل ترکیبی مورد استفاده قرار میگیرد.
پیلسوختی قلیایی
پیلسوختی قلیایی یکی از فنآوریهای توسعه یافته میباشد که از اواسط دهه 60 در برنامه آپولو و شاتلهای فضایی ناسا به کار گرفته شد. پیلسوختی در این فضاپیماها هم برق جانبی مورد نیاز و هم آب آشامیدنی را تامین مینماید. در این نوع پیل از اکسیژن و هیدروژن استفاده شده و الکترولیت آن نیز عموماً محلول هیدروکسید پتاسیم است.
دمای عملیاتی از 150 تا 220 درجه سانتیگراد متغیر است و غلظت الکترولیت هیدروکسید پتاسیم نیز با دما تغییر میکند. الکترولیت مورد استفاده که محلول برپایه آب است معمولاً در یک ماتریس متخلخل (از جنس آزبست) نگهداری میشود. بازده این نوع پیلسوختی درحدود %70 است و دانسیته توان آن در حد 300-100 است. طول عمر این پیلسوختی بیش از 10000 ساعت میباشد.
الکتروکاتالیست در پیلسوختی قلیایی شامل نیکل، نقره و اکسیدهای فلزات است. در میان پیلهای سوختی دما پایین، پیل سوختی قلیایی تنها نوعی است که قابلیت کاربرد کاتالیستهای فلزات معمولی در آن وجود دارد.
در این پیلسوختی یونهای هیدروکسیل (-OH) از کاتد به آند می روند و با هیدروژن واکنش داده و تولید آب و الکترون میکنند. الکترونهای بوجود آمده در آند توسط یک مدار خارجی توان الکتریکی تولید میکنند. این مدار خارجی الکترونها را به کاتد باز میگرداند. آب تولید شده در آند به کاتد برگشته و در آنجا با الکترونها و اکسیژن واکنش داده و موجب ساخته شدن یونهای هیدروکسیل بیشتری میشوند. این یونها درون الکترولیت نفوذ کرده و واکنش ادامه پیدا میکند واکنشهای شیمیایی در آند و کاتد در ذیل آمده است . براساس این واکنشها پیلسوختی الکتریسیته و حرارت را به عنوان محصول جانبی تولید میکند.
واکنش آند 2 H2 + 4 OH- => 4 H2O + 4 e-
واکنش کاتد O2 + 2 H2O + 4 e- => 4 OH-
واکنش کلی پیل 2 H2 + O2 => 2 H2O
از خصوصیات پیلسوختی قلیایی حساسیت زیاد آن به CO2موجود در هوا و یا سوخت است. CO2 سریعاً با الکترولیت واکنش داده و موجب کاهش عملکرد پیلسوختی میگردد. لذا این نوع پیلسوختی بایستی در محیط بسته باشد و از اکسیژن و هیدروژن خالص استفاده کند و از واکنشهای شیمیایی اضافی و ایجاد کربنات جامد جلوگیری شود.
جنبه مثبت پیلسوختی قلیایی تولید ارزان است. کاتالیست مورد استفاده در این نوع پیل از مواد متنوعی از قبیل نیکل، نقره و اکسید فلزات است که از کاتالیستهای سایر پیلهای سوختی ارزانتر است.
به علت احتمال نشت الکترولیت مایع و حساسیت به آلودگی پیلسوختی قلیایی برای کاربردهای حمل و نقلی مناسب نیست. عملکرد یک پیلسوختی قلیایی را در شکل میبینید.
همچنین به دلیل دمای پایین کارکرد و در نتیجه شروع به کار سریع پیلسوختی کاربرد پیلسوختی قلیایی به کاربردهای فضایی کوچک و صنایع نظامی خاص محدود میشود.
پیلسوختی متانولی
پیلسوختی متانولی یک فنآوری نوظهور است که در آینده بسیار نزدیک در تلفنهای همراه و Laptop ها به تولید انبوه خواهد رسید. در اویل دهه 90 پیلسوختی متانولی بدلیل کارایی و چگالی قدرت پایین و سایر مشکلاتش هنوز مناسب نبود. بهبود در کاتالیست و دیگر پیشرفتهای ایجاد شده در طی سالهای اخیر، چگالی قدرت را 20 برابر افزایش داده و کارایی آن را به 40 % رسانیده است. میزان توان گرفته شده از این پیلسوختی در حدودmW/Cm2 400-200 است.
پیلسوختی متانولی در واقع نوعی پیلسوختی پلیمری است با این تفاوت که در این پیلسوختی ساختار الکترودها با پیلسوختی پلیمری تا حدی متفاوت است و در این نوع پیل متانول مایع به عنوان سوخت مصرف میشود. مشکل اصلی در مورد این پیلسوختی عبور متانول از غشاء پلیمری است به همین دلیل تحقیقات برروی الکترولیتهایی که میزان عبوردهی کمتری دارند متمرکز شده است.
در پیلسوختی متانولی یون هیدروژن (پروتون) حامل بار است. در آند متانول مایع با آب اکسید شده و دی اکسید کربن و یون هیدروژن تولید میکند. یونهای هیدروژن از طریق الکترولیت و الکترونها از طریق یک مدار خارجی که عامل ایجاد الکتریسته در سیستم است، به سمت کاتد حرکت میکنند. در کاتد یونهای هیدروژن و الکترونها با اکسیژن واکنش داده و آب تولید میشود که مقداری از این آب تولید شده جهت مصرف به سمت آند ارسال میگردد. واکنشهای انجام شده در پیل به شرح ذیل میباشد:
واکنش آند CH3OH + H2O => CO2 + 6H+ + 6e-
واکنش کاتد 3/2 O2 + 6 H+ + 6e- => 3 H2O
واکنش کلی پیل CH3OH + 3/2 O2 => CO2 + 2 H2O
این پیلها در محدوده دمایی 50 تا 120 درجه سانتی گراد، آزمایش شدهاند. این دمای کم کارکرد و عدم نیاز به مبدل سوخت، این پیل را نمونه خوبی برای کاربردهای کوچک و متوسط مثل تلفنهای همراه و دیگر محصولات نظیر آن همچون مولد برق اتومبیل معرفی میکند.
پیلهای سوختی متانولی میتواند 10 برابر باتریهای پیشرفته انرژی الکتریکی در اختیار ما قرار دهند و نیاز به شارژ مجدد نخواهند داشت. فقط لازم است که کارتریج حاوی سوخت در این نوع پیلهای سوختی تعویض شود.
دمای پائین این پیلها سبب میگردد تا فرایند اکسیداسیون متانول به یون هیدروژن و دیاکسیدکربن نیازبه مقادیر بیشتری از کاتالیست و فعالیت بهتر آن داشته باشد.و همین موضوع موجب گرانتر شدن این پیلها میگردد.
با توجه به اینکه متانول سمی است برخی شرکتها به توسعه پیلهای سوختی اتانولی نیز پرداختهاند. البته عملکرد پیلسوختی اتانولی نصف نوع متانولی است که انتظار میرود با ادامه تحقیقات کارایی آنها به هم نزدیک شود.
پیلسوختی اسید فسفریک
پیلسوختی اسید فسفریک اولین پیلسوختی تجاری می باشد که توسعه آن از اواسط دهه 1960 آغاز گشت و از سال 1970 در مرحله آزمایش قرار گرفت و همچنان در حال توسعه در زمینه افزایش پایداری و عملکرد و کاهش هزینه میباشد. الکترولیت مورد استفاده در این پیلسوختی اسیدفسفریک با غلظتی در حدود %100 میباشد. محدوده دمای کارکرد این پیلسوختی بین 150 تا 220 درجه سانتیگراد است. هدایت یونی در اسیدفسفریک نسبتاً ضعیف است ولی به علت پایداری بیشتر نسبت به سایر اسیدها جهت استفاده در این نوع پیلسوختی ارجحیت دارد. پیلسوختی اسیدفسفریک به CO2 حساسیتی نداشته و حضور CO تا حد 2-1 درصد مشکلی ایجاد نمیکند. کاتالیست مورد استفاده در پیلسوختی اسید فسفریک پلاتین و ماتریسی که برای نگهداری اسید به کار میرود از جنس کاربید سیلیکون (SiC) است. بازده الکتریکی این نوع پیلسوختی در حد 45%-40% است که با استفاده از حرارت حاصل از واکنشهای الکتروشیمیایی در کاربردهای توامان برق و حرارت میزان بازده کلی (الکتریکی و حرارتی) به 85% افزایش مییابد.
اکنون پیلهایسوختی اسیدفسفریک با توان 200 کیلووات مشغول به کار میباشد و واحدهایی با توان 11 مگاوات در حال تست هستند.
سوخت مورد استفاده در پیلسوختی اسیدفسفریک هیدروژن میباشد و یون هیدروژن H+ نقش حامل بار را ایفاء میکند. همانند پیلهای سوختی پلیمری هیدروژن در آند به پروتون و الکترون تفکیک شده و پروتون از طریق الکترولیت و الکترون از طریق مدار بیرونی به کاتد منتقل میشوند. در کاتد الکترونها، یونهای هیدروژن و اکسیژن واکنش داده و آب تولید میگردد. واکنشهای آند، کاتد و واکنش کلی پیل در ذیل ارائه شده است.
واکنش آند 2 H2 => 4 H+ + 4 e-
واکنش کاتد O2(g) + 4 H+ + 4 e- => 2 H2O
واکنش کلی پیل 2 H2 + O2 => 2 H2O
استفاده از کاتالیت پلاتین سبب افزایش سرعت واکنشهای آند و کاتد میگردد.
تامین هیدروژن مورد نیاز برای پیلسوختی اسیدفسفریک با به کارگیری یک مبدل خارجی انجام میگیرد که در آن سوخت هیدروکربن به هیدروژن تبدیل میشود. وجود گوگرد حتی در کمترین مقدار موجب صدمه دیدن کاتالیست میشود. از این رو جداسازی کامل سولفور از سوخت هیدروکربنی مصرفی امری ضروری میباشد. گرمای بوجود آمده در پیلسوختی اسیدفسفریک میتواند در کاربرد ترکیبی گرما و برق مورد استفاده قرار گیرد.
از نکاتی که میبایست در پیلسوختی اسیدفسفریک مدنظر قرار گیرد، مقاومت اجزای آن میباشد، که بایستی در برابر خورندگی اسید مقاومت بالایی از خود نشان دهند.
یکی از مهمترین کاربردهای پیلسوختی اسیدفسفریک، در مصارف (on-site) یا نیروگاههای غیر متمرکز نصب شده در محل مصرف است که در زمان حاضر یکی از موثرترین کاربردهای این گونه پیلهایسوختی است. در این حالت مولد پیلسوختی اسیدفسفریک به طور مستقیم در محل مصرف نصب میشود و از حرارت و الکتریسیته تولیدی به طور همزمان استفاده میگردد.
پیلسوختی اسید فسفریک اولین تکنولوژی پیلسوختی است که به صورت تجاری در دسترس قرار گرفته است. سیستمهایی از این نوع که در حال حاضر در دسترس هستند در خانهها و هتلها و بیمارستانها وبرخی واحدهای الکتریکی نصب شده است. بعضی از این واحدها دارای مشخصات تجاری بوده و ضمانت سازندگانشان را به همراه دارند. به طور مثال سیستمی که در شکل مشاهده میشود یک سیستم 200 کیلووات از شرکت ONSI است که از سال 1997 در واحد تصفیهخانه فاضلاب در نیویورک نصب شده است.
پیل های سوختی هوا- روی
در یک پیلسوختی هوا-روی معمولی یک الکترود نفوذ گاز(GDE) و یک آند روی وجود دارد که توسط الکترولیت و بعضی جداکنندههای مکانیکی از یکدیگر جدا شدهاند.GDE یک غشاء تراوشپذیر است که اکسیژن با فشار اتمسفر را از خود عبور میدهد. پس از تبدیل اکسیژن به یونهای هیدروکسیل و آب، یونهای هیدروکسیل با عبور از الکترولیت به آند روی میرسند.
در آند یونهای هیدروکسیل با روی واکنش داده و اکسید روی تشکیل میدهند. در این فرایند پتانسیل الکتریکی تولید میشود.
هنگامی که یک دسته از پیل های هوا- روی به هم متصل شوند، پتانسیل الکتریکی حاصل از ترکیب این پیلها میتواند به عنوان یک منبع توان الکتریکی استفاده شود. این فرایند الکتروشیمیایی بسیار شبیه یک پیلسوختی پلیمری است اما سوختگیری آن متفاوت است و ویژگیهای اختصاصی باتریها را شامل می شود. پیلسوختی هوا- روی شامل مخزن سوخت روی و یک یخچال روی است که بطور اتوماتیک و بدون صدا سوخت را تولید میکند.
در سیستم حلقه بسته وقتی روی و اکسیژن در حضور الکترولیت مخلوط میشوند(مانند پیلسوختی پلیمری) و اکسید روی تشکیل میدهد، برق تولید میشود. بعد از اتمام سوخت، سیستم به یک شبکه متصل شده و فرایند معکوس میگردد. نکته کلیدی این است که فرایند معکوس برای کامل شدن تنها 5 دقیقه زمان می گیرد.
مزیت مهم فنآوری هوا- روی نسبت به سایر فنآوری باتری، انرژی مخصوص بالا است. هنگامی که پیلسوختی هوا- روی به عنوان نیرو محرکه خودروهای برقی استفاده میشود، برد بیشتری را نسبت به باتری با وزن مشابه نشان دادند.
علاوه بر این به جهت فراوانی روی در زمین هزینه مواد برای پیلسوختی هوا- روی و باتریهای هوا- روی بسیار پایین میباشد. بنابراین فنآوری هوا- روی مستعد جهت کاربردهای وسیعی نظیر خودروهای برقی،مصرف کنندههای الکترونیکی تا کاربردهای نظامی است. شرکت Powerzinc در کالیفرنیای جنوبی در حال حاضر فنآوری هوا- روی خود را برای برخی کاربردها به مرحله تجاری رسانده است.
پیلسوختی کربنات مذاب
پیلسوختی کربنات مذاب (MCFC) کاملاً متفاوت از سایر انواع پیلسوختی عمل مینماید. الکترولیت این پیلها ترکیبی از مذاب کربنات نمکها میباشد. دو نوع ترکیبی که اکنون بیشترین کاربرد را دارند ترکیب کربنات سدیم و کربنات لیتیم و یا کربنات پتاسیم و کربنات لیتیم میباشند که در ماتریسی از جنس LiAlO2 نگهداری میشود. بواسطه دمای کارکرد بالا این نوع پیلسوختی، نیکل به عنوان آند و اکسید نیکل به عنوان کاتد استفاده میشود و نیازی به استفاده از فلزات کمیاب در الکترودهای این پیلسوختی نیست.
برای ذوب کربنات نمک و دستیابی به هدایت یون بهتر در الکترولیت، پیلسوختی کربنات مذاب دمای بالا ( 600تا700 درجه سانتیگراد )کار میکند. از این رو این پیلها در خانواده پیل های سوختی دما بالا طبقهبندی میشوند.
فرمت این مقاله به صورت Word و با قابلیت ویرایش میباشد
تعداد صفحات این مقاله 26 صفحه
پس از پرداخت ، میتوانید مقاله را به صورت انلاین دانلود کنید
مقدمه
هر سازمانی برای انجام مأموریت اصلی و رسیدن به اهداف مورد نظر باید از تدارکات و پشتیبانی عملیاتی مناسب برخوردار باشد و همه احتیاجات واحدهای عملیاتی خود را برآورده کند تا این واحدها بتوانند به نحو مناسب و قابل قبولی به اجرای وظایف و مأموریت محوله بپردازد. براین اساس، کیفیت تدارکرسانی و پشتیبانی از عملیات اصلی، نقش بسیار مهمی در دسترسی به هدف دارد و هر گونه ضعف و ترقی در این زمینه، اثرات خود را بر میزان انجام فعالیتها و مأموریتهای واحدهای عملیاتی باقی میگذارد. امروزه آمادرسانی و پشتیبانی قوی برای شروع و ادامه مأموریتهای واحدهای عملیاتی، به عنوان یکی از مباحث اساسی سازمانهای نظامی مطرح است، با توجه به رشد فناوری، تدارک سازمانهای نظامی در این زمینه، عامل مهمی در رشد و بهبود آنها به شمار میآید. عملیات پشتیبانی و آمادرسانی، ابعاد و دامنه وسیعی دارد که با توجه به گستردگی کمی و کیفی سازمانها نظامی، به ابعاد و اجزای آن افزوده میشود. این عملیات شامل؛ برآورد و تأمین اقلام، حملونقل و انبارداری، توزیع مناسب اقلام و خدمات به واحدهای نیازمند، نگهداری و تعمیرات وسایل و تأسیسات، کنترل کمیت و کیفیت کالاها، خدمات پس از تحویل میباشد که این اقدمات باید به طور منظم و هماهنگ در سازمان انجام گیرد تا عملیات پشتیبانی، اثربخشی بیشتری داشته باشد (مشبکی، 1377: 79).
میجر فردریک گادفری (2003) در کتاب لجستیک نظامی خود مینویسد؛
((لجستیک خوب به تنهایی نمیتواند باعث پیروزی در جنگ شود، اما لجستیک به تنهایی باعث شکست در جنگ خواهد شد))
یک سازمان نظامی باید همانقدر به لجستیک خود توجه کند که به سیستمهای تسلیحاتی و جنگافزارهایش توجه میکنند، جنرال آرتریمولر (1973) میگوید: «لجستیک و جنگافزار به مانند دو بازوان یک سرباز هستند،هیچ سربازی نمیتواند با یک دست بجنگد» (استانسکی، 1383: 3 )
هنگامی سازمانها تلاش کردند هزینههای لجستیکی خود را کاهش دهند. مطالعه اولیه آنها بر نقشهای تفکیکی مانند مکانیابی، تدارک، کنترل موجودی، انبارداری و حملونقل معطوف شد. اما به زودی روشن شد که بهترین رویکرد، رویکرد جامعنگر است. یعنی کلیه فرآیندهای مرتبط از تأمین تا عرضه کالا و یا خدمات مشتری مورد مطالعه و بررسی قرار گیرد. مؤسسه لجستیک (1998)، لجستیک را چنین تعریف مینماید:
((لجستیک عبارت است از مکانیابی منابع براساس زمان یا مدیریت استراتژیک کل زنجیره تامین جامع؛)) زنجیره تامین، توالی رخدادهایی است که هدف آن رضایت مشتری میباشد. این رخدادها میتواند شامل؛ تدارک، ساخت، توزیع و بازیافت ضایعات همراه با حملونقل پیوسته، انبارداری و فناوری اطلاعات باشد".
با چنین تعریف گستردهای، لجستیک به طور ذاتی با دیگر عملیاتها پیوند میخورد و تقریباً چه بسا هر نقشی در درون سازمان را شامل شود و یا حداقل بر آنها تأثیر میگذارد و با فرآیندی که کانون توجه بسیاری از سازمانهایی است که خود را با آن تطبیق دادهاند، پیوند تنگاتنگی دارد. آنها دیگر خود را به عنوان تأمین کننده محصولات نمیدانند، بلکه با استفاده از این فرآیند، خود را مسئول تأمین نیازهای مشتری میدانند.
تازهترین مرحله یکپارچگی لجستیک، «پاسخ سریع » میباشد که در قالب «پاسخ کارا یا اثربخش به مشتری » کامل شده است.
همانطورکه هوتسین سان (بنا به نقل از اسولیوان ، 1997) میگوید، «پاسخ کارا به مشتری» به معنی برخورد با خواست مشتری به نحو بهتر، سریعتر و با حداقل قیمت میباشد. و میافزاید که «آیا کسی هست که با آرزوی باقی ماندن در صحنه تجارت، که نباید سخت تلاش کند و معتقد باشد که سازمان او برای پاسخگویی به خواستهای مشتری، برای ارائه محصولات و خدمات خود به گونهای بهتر، سریعتر و با حداقل قیمت کوشش نکند؟» (واترز، 1384: 9-11)
یکی از مشخصههای اصلی یک سیستم لجستیکی نظامی، پویایی آن است. ویلم ردموند (2004) در کتابش به نام «مدیریت استراتژیک لجستیک در نیروهای مسلح مدرن» به این مشخصه سیستم لجستیک نظامی اشاره کرده و میگوید:
«نمیتوان سیستم لجستیک را به عنوان یک ماهیت ایستا در نظر گرفت. کارکردها، فعالیتها و وظایف آن در چرخه پویایی کار میکنند که توقفی بر آن قابل تصویر نیست. مهمترین عامل موفقیت سیستمهای برتر لجستیکی این است که هرگز تکاملشان توقف ندارد و در هر زمان پیشرفت و بهبود در همه سطوح را ادامه میدهند» (ردموند، 1383: 115).
محیط عملیاتی و اجرایی لجستیک تحت تأثیر محیط نظامی و امنیتی است. با تغییر محیط نظامی و امنیتی، محیط لجستیک نیز تغییر میکند. لجستیک صرفاً مسئول تأمین آمادها و خدمات، جابجایی ادوات و سربازان نیست، بلکه مسئول فراهم کردن توانایی نظامی کافی برای ارتش جهت ایجاد محیط امن برای کشور و ملت نیز هست. به این نقش لجستیک در اصطلاح «لجستیک دفاعی » گفته میشود. لجستیک دفاعی یک سیستم جامع لجستیکی است که سازمان نظامی با استفاده از آن نیازمندیهای بلند مدت، میان مدت و کوتاه مدت خود را براساس فرآیند مقرون به صرفه و کارآمد برآورده و برطرف میکند. سیستم لجستیک دفاعی، سیستم پویایی است که با گذشت زمان تکامل مییابد. این تکامل تحت تأثیر محیط دفاعی، امنیتی و شرایط اقتصادی، سیاسی و اجتماعی قرار دارد.
1-2- تعریف موضوع
لجستیک به عنوان ستون فقرات تمام عملیات نظامی باید با شرایط تحمیلی جنگ نامتقارن مقابله کند. سیستم لجستیک باید قادر به رسیدگی به شرایط متغیر و متفاوت باشد این امر به معنی آن است که ساختار و تواناییهای سیستم لجستیک باید به نحوی انعطافپذیر باشند که تغییر در نیازمندیها و انجام امور تأثیر منفی بر روی آن نداشته باشد.
در جنگ شرایط به میزان زیادی تغییر میکنند؛ این به معنی آن است که نیازمندیها در یک مقطع، ممکن است در مقطع دیگری تغییر کنند. نوع تهدید نیز میتواند نیازمندیهای خاصی را ایجاب کند که پیش از این وجود نداشتهاند. برای جنگ به ویژه جنگ نامتقارن سیستم لجستیکی نیاز است که این نیازمندیها را برآورده نماید:
• تحویل سریع
• پشتیبانی دقیق آمادی
• نرخ تأمین انعطافپذیر
• خدمات و آمادهای تطبیق یافته
• واکنش سریع به شرایط و پیشامدهای متغیر
• چارچوب عملیاتی انعطافپذیر
• پشتیبانی مستمر خدمات رزم
• کیفیت بالا
• یکپارچگی بالا
سیستم لجستیک در جنگ نامتقارن باید پشتیبانی مورد نیاز و ایجاد شده را در مکان دقیق، با نرخ مورد نیاز و در زمان مناسب برای عملیات نظامی فراهم کند.
لجستیک در عملیات نظامی متعارف فرصت تصمیمگیری در مورد زمان آمادهسازی، جابجایی و نحوهی انجام پشتیبانی را دارد. اما در عملیات نامتقارن نظامی سیستم لجستیک باید آماد رسانی را با دقت مورد نیاز فرمانده رزمی ساماندهی کند. جابجایی را با دقت براساس شرایط تحمیلی جنگ انجام دهد و با تغییر اوضاع و شرایط، تحویل آمادها و خدمات را به نتیجه برساند (جی سون، 1383: 1 ).
برتریجویی و غلبه بر دشمن در عملیات نظامی از طریق لجستیک و زنجیره تأمین نیازمند سیستمهای یکپارچه کنترلی در سطوح عملیاتی، تاکتیکی و استراتژیک است. ضربالمثل معروف ((اگر شما چیزی را اندازهگیری و کنترل نکنید، نمیتوانید آن را مدیریت کنید)) برای تمام فعالیتهای داخلی و خارجی لجستیکی صادق میباشد.
در سیستم لجستیک مدیران به دنبال کنترل فعالیتهای برنامهریزی شده مانند؛ حملونقل، انبارداری، کنترل موجودی، تأمین و توزیع کالاها و خدمات لجستیکی به یگانهای پشتیبانی شونده هستند. فرآیند کنترل لجستیک عموماً از خروجیها آغاز میشود. بدلیل ارتباط و تعامل سیستم با محیطهای داخلی و خارجی سازمان، تغییرات و عوامل محیطی بر روی فرآیندهای لجستیک و زنجیره تأمین تأثیرگذار است. اندازهگیری تأثیرات تغییرات محیطی در سطح کنترل استراتژیک ملموستر است.
هورویز طی تحقیقاتی عنوان میدارد، در حالی که برنامهریزی از شکل کوتاه مدت به بلندمدت و از شکل عملیاتی به شکل استراتژیک، تکامل تدریجی پیدا کرد، اما کنترل و سیستمهای کنترلی که در سطح مدیران ارشد اعمال میشود هنوز بر عملکرد اجرایی و عملیاتی تأکید و توجه دارد. وی پیشنهاداتی را برای جلب نظر مدیران ارشد ارائه میدهد که طرحهای بلند مدت و استراتژیک از طریق کنترل استراتژیک به نحو مؤثری کنترل میگردند و موجبات تحقق اهداف استراتژیک و استراتژیهای متناظر با آنها را فراهم میآورد. زیرا کنترل سنتی به عنوان یک سیستم بازخور وارد شدهاند و فقط قادر به ردیابی و کشف انحرافات برنامه پس از آن که خود را نشان دادند، برای حل آن اقدام میکنند. علاوه بر اینکه استانداردهایی که ارائه میدهند، اغلب صحیح فرض میشوند در حالی که کنترل استراتژیک (کنترل بازخور- آیندهنگر) تشخیص دهنده محیط نامطمئن خارجی با تحول سریع میباشند.
کنترل استراتژیک برای آنکه تحقق به موقع اهداف را بهبود بخشد، باید عوامل مؤثر داخلی و خارجی را شناسایی و مورد کنترل قرار دهد و گرنه اثر بخشی لازم را نخواهد داشت، دیدگاههای معمول و سنتی کنترل طرحها و برنامهها که در جستجوی مقایسه نتایج واقعی نسبت به استاندارد و معیار مشخص میباشند نمیتوانند بهبود عملکرد آنها را تضمین نماید (نیکوکار، 1374: 25).
از دید مدیران عالی سازمان، سیستم کنترل استراتژیک، سیستمی که مدیران را در ارزیابی استراتژیهای سازمان کمک کند و هنگامی که خللی ایجاد میشود آن حوزههایی که نیاز به توجه بیشتری دارد را حمایت میکند (هریسون و کارون جان، 1382: 243).
کنترل عملیاتی به عنوان کنترلهای کلاسیک به صورت سیستمهای بازخوردی طراحی گردیدهاند که مسایل و انحرافات از نتایج پیشبینی شده را صرفاً پس از این که به وقوع پیوستند. ارزیابی مینمایند و بعد استانداردهایی را که با آن نتایج عملیاتی را میسنجند درست و صحیح فرض مینمایند.
ماهیت بازخور کنترلهای بعد از عمل به ویژه برای مواردی که شرایطی محیطی سریعاً در تغییرند، در اولویت آخر قرار دارد. اصولاٌ کنترلهای عملیاتی برای تضمین تحقق اهداف کوتاه مدت طراحی و تنظیم شدهاند نمیتوانند تحقق به موقع اهداف میان مدت و بلندمدت را فراهم نمایند (هورویز، 1979؛ نیکوکار، 1374: 25). کنترل پس از عمل، اطلاعاتی را در رابطه با فعالیتهای تحقق یافته سازمانی در اختیار مدیران قرار میدهد، وقتی که مقدار مناسبی از زمان سپری شد، عملکرد در قبال اهداف اولیه، اندازهگیری میشود (هریسون و کارون جان، 1382: 248).
تحقق به موقع اهداف و برنامههای لجستیکی با توجه به محیط متحول و متغیر محیطی و عدم قطعیت استراتژیهای نظامی، مستلزم پیشبینی و ارزیابی و کنترل عوامل کم سویی است که تأثیر عمدهای روی موفقیت مأموریت لجستیک و زنجیره تامین در خدماترسانی به یگانهای پشتیبانی شونده دارد. که نظریهپردازان مدیریت این نوع کنترل را، کنترل استراتژیک نامیدهاند. در کنترل استراتژیک تشخیص این علائم کم سو، تشخیص فرصتها و تهدیدات محیطی، تعیین اثرات این فرصتها و مخاطرات بر سیستم لجستیک نظامی و کنترل آنها نقش کلیدی دارد.
کنترل استراتژیک از نوع کنترل هدایتگر است و به شیوه حین عمل و قبل از عمل کاربرد دارد به عبارت دیگر کنترلهای پیش از عمل و حین عمل، به عنوان سنگ بنایی برای کنترل استراتژیک تلقی میگردد. یعنی با پیشبینی و ارزیابی بر کنترل یک سری عوامل محیطی از بروز مشکلات قبل از وقوع جلوگیری به عمل میآورد و مانع از حاد شدن آن میگردد. کنترلهای در حین عمل به لحاظ افق زمانی به زمان واقعی نزدیکتر است مزیت این نوع کنترل آن میباشد که با اطلاعاتی که از دادهها جمعآوری میکند سریعاً سعی در متعادل کردن شرایط است. سیستمهای کنترل پیش از عمل، با مطالعه تغییرات محیطی، شرایط پویایی را برای عملیات سازمان تجویز مینماید به عبارت دیگر با اعمال هر گونه تغییر در شرایط محیطی مثل تغییر در عوامل اقتصادی، اجتماعی، سیاسی، تکنولوژیکی و فرهنگی سیستمهای کنترل بیش از عمل به منظور پاسخگویی و مقابله با این تغییرات، هشدارهایی را به سازمان ارایه میدهد که باید آن سازمان خود را با آن شرایط جدید منطبق سازد (هریسون و کارون جان، 1382: 250-254).
کنترل استراتژیک تلاشی است برای مشاهدهی فراسوی واقعیتهای آشکاری که نمایانگر سلامت کوتاه مدت سازماناند. و لذا تلاشی است برای ارزیابی عوامل و روندهای بنیادیتر که ضامن موفقیت یک فعالیت بزرگ هستند (کویین و همکاران، 1382: 67).
جوهره کنترلهای بازخور- آیندهنگر هدفش پاسخگویی به مسأله تأخیری است که در سیستمهای بازخور، کنترلهای بعد از وقوع وجود دارد و آن هم از طریق ردیابی دادهها و پیشبینی اثرات آنها بر متغیرهای خروجی سیستم دنبال میشود (نیکوکار، 1374: 25-26).
تغییرات شرایط داخلی و خارجی سازمان نیازمند آن است که به طور مستمر این دگرگونیها ردیابی شوند و جهت استراتژیک سیستم به نحو نقادانهای در پرتو آن شرایط متغیر ارزیابی گردد تا تحقق به موقع اهداف استراتژیک را تضمین نماید.
بنابراین اگر کنترل استراتژیک را فرآیند تعیین، ارزیابی اهداف کلی و نیز طراحی و بازنگری استراتژیها و سیاستهای کلی با توجه به عوامل محیطی جهت دستیابی به اهداف بدانیم تاکنون بر چشمانداز، دکترین، طرحها و برنامههای میان مدت و بلند مدت سیستم موجود لجستیک نظامی کشور، کنترل استراتژیک اعمال نگردیده است.
مد نظر قرار دادن عوامل مؤثر در الگوی کنترل استراتژیک، تعیین رابطه و اولویتبندی این عوامل و در نهایت طراحی یک الگوی کنترل استراتژیک و آزمون آن در سطح سازمان لجستیک سپاه پاسداران انقلاب اسلامی رسالت دیگر این نوشتار است.
گر چه در این راستا، در کشور ما در سطح نیروهای مسلح گامهایی برداشته نشده، لیکن عوامل مؤثری در نظر گرفته شده جهت الگوی کنترل استراتژیک به عنوان عواملی که در موفقیت سیستم لجستیکی سپاه پاسداران انقلاب اسلامی نقش حیاتی دارند، مد نظر قرار گرفته است.
برای طراحی یک الگو نظریه پردازان مدیریت سه قدم اساسی زیر را ضروری تشخیص دادهاند:
الف - شناخت عوامل مؤثر بر الگو
ب - تعیین رابطه بین عوامل مؤثر بر الگو
ج - تعیین سهم (اولویت) عوامل مؤثر بر الگو
با بهرهگیری از ادبیات موضوع، الگوهای کنترل استراتژیک طراحی شده و نظرسنجی از فرماندهان و مدیران و صاحبنظران لجستیکی، با توجه به ویژگیهای محیطی سیستم لجستیک از جمله؛ تأمینکنندگان، فراسیستم اصلی، ردههای پشتیبانی شوند (مشتریان) و فرآیندهای داخلی، عواملی که بر الگوی کنترل استراتژیک مؤثر میباشند، شناسایی و انتخاب گردید، و آنگاه از دیدگاه خبرگان لجستیک اعم از مدیران، کارشناسان و مدیران لجستیکی به عنوان افرادی که نقش کلیدی و اساسی در مراحل، برنامهریزی، کنترل و نظارت بر سیستم لجستیکی دارند به نظرسنجی گذاشته شد و با استفاده از آزمونهای آماری، اعتبار عوامل مؤثر در الگوی کنترل استراتژیک سیستم لجستیک و همچنین ارتباط بین این عوامل مورد بررسی قرار گرفت. سپس برای تعیین سهم (اولویت) عوامل مؤثر بر الگوی کنترل استراتژیک سیستم لجستیک از شاخصهای مرکزی آماری، استفاده شد.
1-3- ضرورت و اهمیت موضوع
اهمیت کنترل در سیستم لجستیک به اهمیت اهداف کنترل باز میگردد. هنگامی که گفته میشود، کنترل به دنبال مشخص کردن میزان تحقق اهداف و برنامهها میباشد در واقع این خود اهمیت کنترل را نیز میرساند، چرا که بدون کنترل نمیتوان به چنین منظوری نایل شد. بنابراین،کنترل استراتژیک در سیستم لجستیک از اهمیت بالایی برخوردار است چرا که اجرای بهتر برنامههای میانمدت و بلندمدت و رفع مشکلات احتمالی آنها در گرو انجام کنترل مناسب خواهد بود.
فرمت این مقاله به صورت Word و با قابلیت ویرایش میباشد
تعداد صفحات این مقاله 19 صفحه
پس از پرداخت ، میتوانید مقاله را به صورت انلاین دانلود کنید
کارفرمایان مرتع – مرتع داری – اداره مرتع
مراتع یک منطقه از جهان هستند که برای کشاورزی مناسب نیستند
به دلیل محدودیتهای فیزیکی: بارندگی نامنظم و کم، زمینهای ناهموار زهکشی کم و دمای سرد.(1)
آنها یک منبع مهم علوفه برای حیوانات اهلی و خانگی هستند، به خوبی یک منبع تولید چوب،آب و طبیعت وحشی می باشند. (2و3)
درحدود 47 درصد از سطح خشکی زمین رده بندی شده به عنوان مراتع و برآوردشده که 385 میلیون هکتاراز منابع درایالات متحده قراردارد و درحدود کمتر از آن مراتع جنگلی میباشد. (4و5)
انتشار (توزیع):
مراتع درایالات متحده درجدول 1-15 نشان داده شده، مدیریت اراضی مرتعی (چراگاه های مرتعی) معمولاً برای فعالیت دامپروری درایالات متحده غربی باید تهیه کنند. درزمینهای سنددار و همچنین علوفه خشک تولید کمتر و دامها درزمستان از آن استفاده می کنند و علاوه براین مرتع اجاره می کنند، برای چرای دامها در تابستان، چراگاه تابستانی درسرزمین فدرال تنظیم می شود به وسیله یک مجوز (پروانه) کنترل می شود.
دراین مجوز چراگاه نام استفاده کننده از محدوده چراگاه، تعدادمشخص دام،و تاریخ ورود و خروج آنها درطول تابستان عنوان می شود. زمانیکه حیوانات می توانند در چراگاه حاضر باشند مشخص و ثابت نیست. بسیاری ازفعالیتهای حیوانات اهلی درایالات متحده غربی به شدت وابسته است به علوفه تولید شده درجنگل به عنوان بخشی از چراگاه درسال در Colorado.
برای مثال حدود 45 تا 50 درصد از علوفه تابستانی استفاده شده به وسیله دامها مرتباً ازجنگل های ملی و همگانی می باشد. میزان چرای دام در جنگلهای ملی افزایش پیدا کرد دائماً تا سالهای 1915.
میزان (تعداد) رو به افزایش دامها، دوره (فصل) طولانی استفاده و( افزایش زیاد درطول جنگ) باعث شد که توان تولید بیشتر مراتع جنگلی کاهش پیدا کند.
این وخامت (کاهش کیفیت) درمراتع باعث می شود هم یک کاهش درمیزان چرای دامها درجنگل و یک تغییر در روش (رفتار) چریدن دامهاسیستمهای چراگاه اختصاصی که دوره های منظم چرایی را مکرراً تأمین می کند و نیاز برای چراگاه دیگررا به تأخیر می اندازد.
Deferred-rotation و rest-rotation چراگاهها درسیستم چراگاه متداول هستند که استفاده می شوند در مراتع جنگلی درشرایط Deferred (مرحله تأخیر – چرخش عقب افتاده) مرحله عقب افتادن چرا دریک قسمت از مرتع به عقب می افتد (به تعویق می افتد) تا بعد ازاینکه بیشتر گیاهان مرتعی مهم دانه تولید کنند. با چرخش این تأخیر بیشتر از یک دوره درسال چراگاهها ی دیگر مرتب از این تأخیر استفاده می کنند تا همه چراگاهها تأخیر درچرا را داشته باشند وقتیکه به نتیجه رسید دوره چرا (چریدن) تکرار می شود، مرحله استراحت چرا، یک بخش از مراتع هستند که استراحت کردند (بدون استفاده بودند) برای یک سال کامل – مراتعی که چرا در آنها به تأخیر افتاده بود یک قسمت از سیستم چراگاهی درحال استراحت هستند.
دوره های استراحت و تأخیربرنامه ریزی شده هستند که به گیاهان فرصت می دهند به شدت رشد کنند، دانه تولید کنند و گیاه چه های جدیدی ایجاد کنند.
اهداف و ویژگیهای سیستم های چرا به طور وسیعی بررسی شده است.
سومین سیستم چرا، چرای کوتاه مدت که محبوبیت بسیاری به دست آورده درقسمتهای زیادی از ایالات متحده این سیستم در تعدادزیادی از چراگاهها به کارگرفته می شود (به صورت پیاپی و مرتب) 20 یابیشتر و دوره های کوتاه چرایی درهرچراگاه انجام می شود (معمولاً دوروز تا دو هفته) .
یک دامداری فشرده به این سیستم نیاز دارد به خاطر تراکم بالای دامهایش، به طوریکه تعدادزیادی دام درهر قسمت ومنطقه زمین قرار دارد. انواع اصلی جنگلها برای چرای دامها درایالات متحده شامل کاج (Pomderosapine) سرو کوهی (Pinon-janipef) صنوبر (Aspem) و به طور موقت مراتع کوهستانی و نواحی کنار رودخانه (سواحل) نواحی ساحلی میباشد.
مراتع جنگلی:
( محدوده) مراتع کاج (Pomderosapine) وسیع ترین مراتع جنگلی درغرب ایالات متحده (ایالات متحده غربی) میباشند. آنها بسیاری از قسمتهای ارتفاعات پائین تر کوهستانها و تپه ها و دامنه هارا اشغال کرده اند.( پوشانده اند) . اما درکنار سایر گونه های درختی درارتفاعات متوسط قرار گرفتند.
این نوع وابسته است بایک زیراشکوب از bunch grasses و درختچه ها (بوته ها) . ارزشش و اهمیتش به عنوان مرتع بالاتر است از هرکدام از انواع مراتع جنگلی دیگر.
این محدوده ها (قسمتها) معمولاً عمل میکنند به عنوان مراتع تابستانی برای گاوها و مراتع پائیزی و بهاری برای گوسفندان (دامهایی) که حرکت می کنند به مراتع بلندتردرطول تابستان.
هردوسیستم چرایی دوره استراحت (rest-rotation) و دوره تعویق (Deferred-rotation) تکرارمیشوند به نفع (سود) این مراتع جنگلی.
(Pinon-janipef):
مراتع کاج، سرو کوهی، یک جنگل تشکیل شده (مرکب) از درختان کوچک میباشد که معمولاً کمتر از 45 متر ارتفاع دارند. و همه درمحیطهای باز و هم متراکم و انبوه رشد می کنند. این مراتع (محدوده)در Pinon-janipef قراردارند (واقع شدند) بین جنگل (Pomderosapine) و بوته های بیابانی و چمنزارهاو مراتع.
وضعیت های مناسب چراگاهی درمجاورت آب و درتندی شیب های همجوار با ناحیه چمن زار می باشند که اغلب باعث تمرکز زیاد چارپایان و حیات وحش دراین نواحی می شوند.این توزیع ناهموار از چرای حیوانات میتوان نتایج مخرب دراین چمن زار درپی داشته باشد. مدیریت ناحیه ای مؤثرکه زندگی حیوانات اهلی را طراحی و بهبود می بخشد شامل توسعه آب مناطق نمکی و بیرون کردن گله های از چمن زارها میباشد. وقتی که چمن زارها به اندازه کافی بزرگ باشند از لحاظ اقتصادی مقرون به صرفه است که ما آنهارا از زمینهای بلند جدا کنیم و از آنها محافظت کنیم تا مطمئن شویم که بهره برداری درست از علفزارها انجام می گیرد.
سیستم چراگاهی که برای زمینهای بلند توسعه پیدا کرد معمولاً غیرمؤثر بوده در بهبودی دادن و یا بهتر کردن وضعیت چراگاه های خزون چرعلت اصلی این عدم موفقیت این بود که آنها درکم کردن تمرکز چارپایان دراین نواحی ناتوان بودند.
Rapayian Zory: نواحی هستند نزدیک نهرها، دریاچه ها، و نواحی مرطوب که جمعیت گیاهیش به طور برجسته (انعطاف پذیر) یا تأثیرپذیرند با رابطه شان با آب که تخمین زده می شود حدود 2-0.5 درصد نواحی غربی را اشغال کرده باشند (پوشانده باشند) اگرچه پوشش گیاهی به طور متناسب درنواحی آبخیز تشکیل شده ولی اهمیت آن درفراهم کردن نواحی برای چریدن چارپایان و ماهیان (آبزیان) و محل سکونت برای حیات وحش است و شانس ایجاد مجددآن کم میباشد.
منابع اکوسیستم ساحلی سالم درشرق درحال ناپدید شدن می باشد. مخصوصاً زمینهای بایر و نسبتاً کم آب. تخمین یا برآورد شده که آمریکا بین 70تا90 درصد از منابع بومی ساحلی را از دست داده و صدمات بدی به به آن وارد شده است.در 1977 کمیته مدیریت زمین U.S.D.I نتیجه گرفت که 83 درصد از زمینهای تحت کنترل این کمیته در وضعیت رضایت بخشی نیستند و احتیاج به مدیریت بهبود دارند علت اصلی این خرابی ها فراوانی چارپایان وچرا، ساختمان سازی و جاده سازی و فعالیتهای مخرب بشری میباشد. تعداد زیادی از پوشش گیاهی ساحلی در فرآیند گیاهی (رشد) نادیده گرفته می شوند به خاطر وسعت کمشان که آنها را نواحی قربانی قرارداده است.
گله های گاو اغلب دراین قسمت متمرکز میشوند و گیاهان زیادی را به صورت فراوان می خورند البته نسبت به مناطق مجاور این چرای زیاد چهارپایان قدرت گیاهان را کاهش داده و تولیدات را نیز کم کرده است و موقعیت گیاهان را نیز تغییر داده است. مطالعات زیادی حاکی از این است که اثرات زیان آورسنگینی ازچرای چارپایان دربازسازی پوشش جنگلی و خرابی های بعدی که در محیط زندگی آبزیان دارد اکوسیستم ساحلی بحرانی ترین ناحیه برای گیاهان چند منظوره است و به عنوان مهمترین مبحث مدیریتی پیشنهاد میشود. تکنیکهای مدیریتی این ناحیه شامل:
1- بهبود بخشیدن توزیع و انتشار چهارپایان که افزایش می دهد استفاده حیوانات را از نواحی بلند و کاهش می دهد تمرکز آنها را در پوشش ساحلی.
2- نگهداری مقدارکمی از باقی مانده های پوشش گیاهی برای کمک به حفظ گیاهان و کاهش چرای درخت بید و سایر گیاهان چوبی.
3- ابزارهای مخصوص سیستم چریدن برای ایجاد وقفه برای استراجت چراگاه، تغییر نوع و طبقه بندی حیوانات چراگاه های پوشش ساحلی.
4- گوسفندها به طور کلی از حیوانات چراگاههای پوشش گیاهی ساحلی هستند که آسیب کمتری نسبت به گله گاو به آن می زنند چرا که آنها به راحتی کنترل می شوندو میتوانند به طور رمه ای از آنجا دور شوند.
5- اداره کردن این پوشش گیاهی به صورت یک چراگاه با استفاده خاص که این افزایش می دهد انعطاف پذیری عملکرد را در تنظیم سطح چرای این پوشش گیاهی و اجازه چرا می دهد تا قبل از آخرین خرابی.
6- به استثنای نواحیی از چرای دامها، پوشش های ساحلی معمولاً خیلی جهنده هستند و7-5 سال بعد از خروج چهارپایان از آن منطقه بهبود می یابند.
7- ساختارهای in-stream، این ساختارمعمولاً خیلی گران است ولی به طورمعمول دربهبود بخشیدن به وضعیت پوشش ساحلی در مواقعی که با تغییرات مدیریت چرا همخوانی داشته، موفق بوده است.
کیفیت آب اراضی مرتعی:
مهمترین اثرزیان آور مدیریت نامناسب کیفیت آب، فرسایش خاک و به جای ماندن رسوبات بعدی می باشد، پوشش گیاهی و مشخصات خاک مشخص میکند (تعریف میکند) نسبت تصفیه آب باران و مقدار جریان نهرها را جاری میشود و درزمینهای چراگاهها پوشش گیاهی اصلی ترین عامل درکنترل جریان آب و فرسایش زمینهای کشاورزی وزنهای مرتعی می باشد، چرای چهارپایان ممکن است دگرگون کند تصفیه طبیعی جریان آب را یا کاهش پوشش گیاهی با کاهش وپراکندگی لاشبرگها و متراکم کردن خاک به وسیله پایمال شدن.
این تغییرات مشخص میشود یا تعریف میشود با اقلیم یا آب و هوا، پوشش گیاهی، حیوانات که می چرند و جغرافیای گیاهی.
قطرات باران تأثیرگذارند برخاک عریان (بدون پوشش گیاهی) که ممکن است جابه جا کند ذرات خاک را و افزایش بدهند فرسایش خاک را.
رانده شدن و جا به جایی ذرات خاک ممکن است باعث مسدود شدن روزنه های خاک شود بعلاوه باعث کاهش نسبت تصفیه شود و گاهی ذرات رانده شده ممکن است به طور معلق باقی بمانند و ترک کند محیط را با جریان یافتن روی سطح زمین.
اگرچه ممکن است بازدهی آب که به علت کاهش یافتن نفوذپذیری و ظرفیت خاک و متراکم شدن خاک افزایش یابد که باعث جریان یافتن آب برروی خاک می شود و افزایش پیدا می کند.
تراکم خاک حاصل جمع شدن ذرات خاک در کناریکدیگر است بنابراین چگالی خاک افزایش پیدا می کند، هرچقدر استفاده از یک خاک افزایش پیدا کند تراکم آن خاک هم احتمالاً افزایش پیدا می کند.
بافت خاک دررطوبت خاک و مقدار ماده آلی تأثیری دردرجه تراکم خاک دارند.
تراکم خاک ممکن است کاهش دهد رشدگیاهان را میزان تولیدشان را به واسطه تغییراتی که در هوادهی و رطوبت خاک به وجود می آید.
این کاهش درپوشش گیاهی ممکن است باعث کویرزایی درمناطق مرزی این مراتع شود.
مدیریت نواحی، طرحی را برای افزایش رشد گیاهان دلخواه و افزایش تصفیه آب با تغییر پوشش گیاهی به صورت زنجیری تمرین می کند (طراحی میکند) اگر چه بعداز دوسال ناپدیدشدن خاک معمولاً کم میشود که این به خاطر این است که پوشش گیاهی بیشتر از قبل مراقبت می شود.مراقبت به وسیله آب افشاندن و بذرافشانی نتایج مشابهی را درمقیاس کم میدهد. مراقبت به وسیله بذرافشانی و سوختن ممکن است موجب تشکیل خاک آب گریز و کاهش تصفیه آب و افزایش ناپدید شدن خاک شود.
چرای متوسط مداوم و سیستم مخصوص چرا که تولید گیاه را برای پوشش گیاهی بهبود می بخشد باید باعث کاهش رسوبات شود. اگر یک آبخیز خزون چر شود، تشکیل سیستم چرا یا داشتن یک سیستم چرا تشکیل رسوب را تا حد لازم کاهش نمی دهد. سیستم چرای پوشش گیاه ساحلی (برای این پوشش گیاهی) ممکن است تغییر دهد مورفولوژی کانالهای آب را و هیدرولیک کانالهای آب، کیفیت آب و تراکم انباشت رسوب را درشمال Oregon چرای چهارپایان درمیان چراگاهها، باعث زودتر فرسوده شدن بستر نهرها نمی شود. دراین تحقیق مهمترین فرسایش نهرها دردوره زمستان اتفاق می افتد و بستگی به چرای چهارپایان درفصل چرا دارد.
فرمت این مقاله به صورت Word و با قابلیت ویرایش میباشد
تعداد صفحات این مقاله 13 صفحه
پس از پرداخت ، میتوانید مقاله را به صورت انلاین دانلود کنید
در هنگام خرید ماهی بهتر است به این نکات توجه کنید.
1-بوی ماهی تازه به هیچ وجه نامطبوع نیست , بوی زهم , ناشی از ماندگی ماهی است .
2-ماهی تازه دارای چشمهای برجسته و براق است . فرو رفتگی و تاری چشم ناشی از فریزر شدن ماهی است .
3-فلس های ماهی تازه کاملاً براق و لیز است و به پوست چسبیده است و به آسانی جدا نمی شود ولی چروکیدگی و سستی فلس و ماندن جای انگشت روی پوست ، نشانه ماندگی ماهی است .
4-زمانی که دم ماهی را در دست میگیرید ماهی باید کاملاً استوار درجای خود بایستد . گوشت ماهی تازه سفت است و حالت لاستیکی دارد و به استخوان چسبیده . حالت خمیری و رنگ کدر و مات دلیل بر ماندگی ماهی است . البته گوشت بعضی از مای ها مانند شیر و غباد نرم است و نرمی آن دلیل بر موارد فوق الذکر نیست .
5-آبشش ماهی تازه قرمز است و بوی نامطبوع نمی دهد . آبشش ماهی مانده به رنگ خاکستری مایل به قهوه ای است و مایع لزج و بدبویی روی آن را می پوشاند .
6-مقدار گوشت ماهی نر بیشتر از گوشت ماهی ماده است .
ماهی دریایی خزر
1-ماهی آزاد : نام فرنگی آن سومون یا سامن و گاهی سالمون تلفظ می شود . مرغوب ترین ، عالی ترین ماهی جهان است . دوکی شکل و کشیده است . فلس ریز دارد با پوشش نقره ای روشن ، خال سیاه روی آن دیده می شود . رنگ پوست آن سفید یا به رنگ نارنجی است . خاویار ماهی آزاد درشت و نارنجی مایل به قرمز بلوری است . فیله ماهی آزاد را معمولاً دودی می کنند وبه رنگ عقیقی نیمه بلوری می شود و ورقه های نازک آن را با نان سفید و کره به صورت اردور مصرف می کنند .
2-ماهی سفید : دوکی شکل است با فلس نقره ای روشن و سربی تیره و دم دو فاق با گوشتی سفید و لطیف ، جنس نر آن کشیده تر است و روی سر آن خال های درشت و سفید دارد . گوشت نر آن بیشتر است و این ماهی در دو نوع است : دریایی و پرورشی که نوع دریایی آن مرغوب تر است . ماهی سفید را می توان سرخ نمود یا روی آتش کباب کرد و همینطور بخار پز یا به صورت دودی نیز مصرف نمود .
3-اردک ماهی : در مازندران سوپ نامیده می شود . از رودخانه به دریا می آید . فلس ریز به رنگ خاکستری زیتونی دارد . زیر شکم مایل به زرد است . پوزه کشیده و دهان بزرگ و دندانهای قوی دارد . اردک ماهی را می توان سرخ کرد یا روی آتش کباب کرد و به صورت کبابی یا بخار پز نیز مصرف کنند .
4-ازون بزون با خاویار : سه نوع ماهی دارای خاویار سه نوع ماهی دارای خاویار در دریای خزر وجود دارد به نام : 1) بلوگا استروژن 2) آسترا استروژن 3) سورو گا استروژن
از میان این سه ماهی سورگااستروژن به زبان ترکی یعنی ازون برون ، ازهمه معروف تر است بهترین برش از زیر طبله شکم تا حدود یک وجب مانده به دم ماهی به دست می آید . پوست این ماهی کلفت و خشن است و بهتر است کنده شود . بافت قهوه ای زیر پوست هم باید گرفته شود .
گوشت این ماهی سفید و سفت بدون خاراست . نشانه تازگی نداشتن بوی زهم و رنگ گوشت آن که سفید عاجی مایل به صورتی است . بهتر است این ماهی را کباب کرد . خاویار این ماهی شهرت جهانی دارد . این خاویار با اندکی نمک در قوطی های کوچک عرضه می شود که معمولاً به عنوان اردور می خورند و بر حسب رنگ و اندازه دانه ، درجه بندی می شود . انواع این خاویار عبارتند از : خاکستری ، سیاه ، بور ، درشت ، ریز و بسیار درشت ، گران ترین نوع خوایار بور بسیار درشت است .
5-سوف : بعد از ماهی سفید شمال , پرخریدارترین ماهی است . این ماهی کشیده و دوکی شکل است . پوزه باریک فلس ریز نقره ای دارد و تقریباً بی خار است جزء ماهی های مرغوب به شمار می رود گوشت آن سفید و نرم است .
6-سیم : سیم, ماهی رودخانه است که خود را به دریا می رساند . کتابی شکل است با فلس متوسط نقره ای درخشان . گوشت چرب با خارهای ریز فراوان دارد . سیم را معمولاً نمک سود می کنند
7-کپور: کپور به زبان فرنگی کارپ نوعی ماهی مرداب است و از آب های ساحلی دریای خزر و مرداب های کنار آن دریا به دست می آید ماهی کپور اغلب به علت حرکت در گل و لای کف رودخانه یا مرداب و تغذیه ازگیاهان چنین محیطی بوی گل ولای می دهد . برای از بین بردن آن کافی است که ماهی را مدتی در مخلوط سرکه و آن قرار داد . ماهی کپور ، دوکی شکل و پهن است و رنگ آن طلایی مایل به قهوه ای با فلس های درشت است . کپور به واسطه تغذیه مرداب ، گاهی ممکن است طعم نا خوشایندی داشته باشد . برای از بین بردن طعم ناخوشایند پس ازتمیز کردن کپور ، آنرا نیم ساعت در آب سرد با 6 قاشق سرکه بخوابانید .
8-کفال: دوکی شکل است با پوزه تیزنقره ای رنگ بافلس درشت . گوشت آن سفید و سفت است کفال را روس ها وارد دریای خزر کرده اند . کفال را مردم شمال دودی و شور می کنند ویا به صورت سرخ شده یا کباب با نارنج و لیمو مصرف می کنند .
9-کلمه : ماهی کوچکی است . فلس این ماهی شبیه فلس کپور و رنگ آن تیره است معمولاً به صورت سرخ شده یا کباب مصرف می کنند .
10-کولی : ماهی کوچکی است با فلس ریز نقره ای . انواع اصلی آن عبارتند از : کاس کولی که گرده آن به رنگ کبود پر طاووسی است . سیاه کولی گرده آن سیاه وفلس سربی تیره رنگ دارد . شاه کولی رنگ نقره ای تنه پهن دارد معمولاً به صورت سرخ کرده یا کباب مصرف می کنند .
11-قزل آلا: در آبهای شمالی و برخی ازرودخانه های داخلی پیدا می شود . نسبتاً کوچک است با پوست خال دار که البته قزل آلا با خال قرمز بسیار مرغوب تر است نوع رنگین کمان ماهی قزل آلا پرورش داده می شود و این ماهی را معمولاً سرخ می کنند .
12-شک ماهی یا هرنیگ : جزء ماهی های سرگردان اقیانوسها و دریاها منجمله دریای خزر به حساب می آید . کلمه هرنیگ از نظرلغوی بمعنی لشکر و سپاه است . وجه تشبیه آن این است که شک ماهیها بصورت گله ای در سطح وسیعی حرکت می کنند و به علت وفور آن ارزانقیمت می باشد . فلس این ماهی به سهولت از بدن جدا می شود . در اروپا قیمت درتمام فصول صید می شود . و بهترین نوع آن شک ماهیشور از اواسط تابستان تا پایان فصل پائیز صید می شود . در شمال ایران اکثراً به نام روسی آن سیلوتکا مشهور می باشد .
فرمت این مقاله به صورت Word و با قابلیت ویرایش میباشد
تعداد صفحات این مقاله 3 صفحه
پس از پرداخت ، میتوانید مقاله را به صورت انلاین دانلود کنید