Index
ورود کاربر
Telegram RSS ارسال به دوستان نسخه چاپی ذخیره خروجی XML خروجی متنی خروجی PDF
کد خبر : 157357
تاریخ انتشار : 12 مهر 1390 0:0
تعداد مشاهدات : 76

پيغمبردوست دانشجوي دوره دکتري مهندسي شيمي دانشگاه علم و صنعت ايران

غشاي کامپوزيتي غيرفلوئورينه خودمرطوب شونده ساخته شد

پژوهشگران دانشگاه علم و صنعت ايران با هدف بهبود هدايت يوني براي پيل سوختي نوع PEM، موفق به ساخت غشاي کامپوزيتي غيرفلوئورينه خودمرطوب شونده تبادل پروتون شدند...
خبرگزاري دانشجويان ايران - تهران: پژوهشگران دانشگاه علم و صنعت ايران با هدف بهبود هدايت يوني براي پيل سوختي نوع PEM، موفق به ساخت غشاي کامپوزيتي غيرفلوئورينه خودمرطوب شونده تبادل پروتون شدند. به گزارش سرويس پژوهشي ايسنا، سيد جمال الدين پيغمبردوست، دانشجوي دوره دکتري مهندسي شيمي دانشگاه علم و صنعت ايران، اظهار كرد: غشاهاي تبادل پروتون از اجزاي کليدي سيستم هاي پيل سوختي نوع غشاي تبادل پروتون محسوب مي شوند. محققان در جهت دستيابي به غشاهايي با مشخصاتي نظير هدايت پروتوني بالاتر، هدايت الکتريکي کمتر، عبور عرضي کم سوخت، ضريب کشش الکترواسمزي پايين، پايداري شيميايي، حرارتي و مکانيکي خوب و قيمت پايين، تلاش هاي گسترده اي را انجام داده اند. وي افزود: تا کنون، غشاي فلوئورينه تجاري نفيان به ميزان گسترده اي در سيستم هاي پيل سوختي نوع PEM مورد استفاده قرار گرفته است. اما غشاي نفيان گران بوده و در دماهاي بالاتر از °C 100 از نظر مکانيکي ناپايدار است و فقط در حالت هيدراته هادي پروتون است. لذا، در اين تحقيق ابتدا غشاهاي نانوکامپوزيتي نفيان - ذرات اکسيد معدني با هدف افزايش هدايت يون پروتون و حفظ آب در دماهاي بالاتر و رطوبت نسبي پايين تر به همراه بهبود خواص حرارتي - مکانيکي سنتز شدند. پيغمبردوست يادآور شد: در بررسي خواص اين غشاهاي نانوکامپوزيتي با استفاده از آناليزهاي مختلف اين نتيجه بدست آمد که اين غشاها هنوز داراي ميزان هدايت پروتوني پايين تري نسبت به غشاي تجاري نفيان هستند و تنها مزيت استفاده از اين غشاها در سيستم هاي پيل سوختي، افزايش پايداري حرارتي غشاهاي حاصل در دماهاي بالاي °C 100 بوده است. وي تصريح كرد: امروزه استفاده از غشاهاي پلي اتر اترکتون سولفونه به عنوان جايگزين نفيان به علت قيمت پايين و خواص مکانيکي و شيميايي عالي بسيار مورد توجه قرار گرفته است. اما چند مشکل براي تجاري سازي آنها وجود دارد، زيرا خواص غشاهاي sPEEK به ميزان زيادي به درجه سولفوناسيون آنها ارتباط دارد. در درجات سولفوناسيون کمتر از 60 درصد، هدايت پروتوني غشاها پايين و برعکس در درجات سولفوناسيون بالاتر از 70 درصد، اين غشاها تورم شديدي دارند. لذا توسعه غشاهاي sPEEK با هدايت پروتوني بالا و پايداري ابعادي مناسب (يا حفظ آب) در دماهاي بالا بسيار ضرورت دارد. بنابراين در بخش دوم تحقيق، پليمر پلي اتر اترکتون، انتخاب و بوسيله روش سولفوناسيون براي داشتن خاصيت تبادل پروتون، عامل دار شد. پيغمبردوست گفت: براي غشاهاي sPEEK ميزان درصد سولفوناسيون بهينه 65.12 درصد به وسيله نتايج توأم آناليزهاي هدايت پروتوني و تست هاي استحکام مکانيکي غشاها تعيين شد. اما هنوز هم ميزان هدايت پروتوني غشاي sPEEK بهينه ( mS.cm-1 7.21) کمتر از غشاي تجاري نفيان-117 ( mS.cm-1 1.52) در شرايط اندازه گيري يکسان بود. بنابراين، جهت افزايش هدايت پروتون و همچنين ايجاد خاصيت خودمرطوب شوندگي، غشاهاي نانوکامپوزيتي بر پايه sPEEK بهينه و ذرات کاتاليستي هادي پروتون Pt-Cs2.5H0.5PW12O40 تهيه شد. وي افزود: ساختار ذرات کاتاليستي هادي پروتون و همچنين غشاهاي نانوکامپوزيتي به وسيله آناليزهاي مختلفي نظير XRD ، XRF ، SEM-EDXA ، TEM ، ميزان جذب آب، ميزان ظرفيت تبادل يوني، پايداري حرارتي و ... مورد مطالعه قرار گرفت. نتايج آناليزهاي مختلف نشان دادند که غشاي نانوکامپوزيتي sPEEK داراي ميزان هدايت پروتوني mS.cm-1 2.68 در شرايط اندازه گيري يکسان بود که بالاتر از غشاهاي sPEEK اوليه، نفيان-117 و نانوکامپوزيت هاي نفيان - ذرات اکسيد معدني به علت خواص بالاي اسيدي و جاذب رطوبت ذرات کاتاليستي هادي پروتون Pt-Cs2.5H0.5PW12O40 است. پيغمبردوست خاطرنشان كرد: همچنين تست عملکرد غشا در پيل سوختي واحد آزمايشگاهي نشان داد که غشاي نانوکامپوزيتي sPEEK داراي عملکرد بالاتري نسبت به ساير غشاهاي مورد ارزيابي در شرايط عملياتي خشک بود که نشانگر وجود خاصيت خودمرطوب شوندگي در غشاي نانوکامپوزيتي تهيه شده، بوده است. همچنين اين غشاي نانوکامپوزيتي داراي مقادير ولتاژ مدار باز بالاتري (1.156 ولت) نسبت به غشاهاي sPEEK اوليه (0.831 ولت) و نفيان-117 (1.004 ولت) تحت شرايط عملياتي خشک است که بيانگر عبور عرضي کم واگنشگرها از غشا است. وي تصريح كرد: در نهايت، غشاي نانوکامپوزيتي خودمرطوب شونده sPEEK با درصد سولفوناسيون 65.12 درصد که حاوي 15 درصد وزني از کاتاليست هادي پروتون داخل خود است و ميزان پلاتين داخل اين کاتاليست نيز مقدار 1.25 درصد وزني است، به عنوان بهترين غشا از لحاظ عملکرد پيل سوختي در شرايط عملياتي خشک انتخاب شد. به گزارش ايسنا، سيد جمال الدين پيغمبردوست، دانشجوي دوره دکتري مهندسي شيمي دانشكده مهندسي شيمي دانشگاه علم و صنعت ايران، رساله خود را با راهنمايي دکتر سوسن روشن ضمير ارائه كرده است.