Index
Telegram RSS ارسال به دوستان نسخه چاپی ذخیره خروجی XML خروجی متنی خروجی PDF
کد خبر : 230014
تاریخ انتشار : 16 دی 1396 21:29
تعداد بازدید : 159

ساخت قلب پیل سوختی با فناوری نانو از سوی محققان دانشگاه امیرکبیر

به گزارش پایگاه اطلاع رسانی دستاوردهای انقلاب اسلامی به نقل از ایسنا، مهدی صدرجهانی، مجری طرح با بیان اینکه این مطالعات در قالب رساله دکتری تحت عنوان  «بررسی هدایت یونی در غشای تبادل یون بر پایه سازه های نانولیفی آرایش یافته SPEEK (پلی اتراترکتون سولفونه شده) با قابلیت کاربرد در پیل سوختی» اجرایی شده است، اظهار کرد: انرژی و محیط زیست، یکی از مشکلات پیش روی جامعه بشری در قرن 21 است.
وی افزود: طبق اطلاعات منتشر شده توسط آژانس بین اللملی انرژی در سال 2011 میلادی، تقاضای جهانی برای انرژی، افزایش چشمگیر 40 درصدی بین سال های 2009 تا 2035 میلادی خواهد داشت که در این بین سوخت های فسیلی (زغال سنگ، گاز طبیعی و نفت خام) منابع اولیه تامین انرژی به شمار می روند.
صدر جهانی با بیان اینکه این منابع محدود بوده و باز تولید آنها میلیون ها سال به طول خواهد انجامید، افزود: تولید، انتقال و استفاده از این منابع طبیعی مخاطرات زیست محیطی را نیز در پی دارد. احتراق ناشی از سوخت های فسیلی نه تنها آلاینده های هوا از قبیل اکسید گوگرد و فلزات سنگین تولید می کند بلکه گازهای گلخانه ای بوجود آمده منجر به تغییرات آب و هوای جهانی و افزایش دمای زمین خواهد شد.
وی با تاکید بر توسعه فناوری و وسایل تبدیل انرژی پاک،  ادامه داد: پیل سوختی، از جمله وسایل تبدیل انرژی پاک به شمار می رود که تا زمان تغذیه شدن توسط سوخت، انرژی شیمیایی را به صورت پیوسته به انرژی الکتریکی و مقداری حرارت تبدیل می کند؛ خروجی این وسیله الکتروشیمیایی طی فرآیند تبدیل انرژی، آب است که آن را تبدیل به یک فناوری دوستدار محیط زیست کرده است.
این محقق، غشای تبادل پروتون را یکی از اجزای مهم در هر پیل سوختی دانست که به عنوان قلب پیل سوختی تلقی می شود، خاطر نشان کرد: غشای تبادل پروتون، به عنوان بستری برای هدایت پروتون (یون های H+) و جداکننده واکنش گرها درون پیل عمل می کند و بهبود عملکرد آن نقش بسزایی در افزایش بازدهی انرژی پیل سوختی دارد.
وی اضافه کرد: ازاین رو در پژوهش حاضر با مهندسی ساختار غشاهای تبادل پروتون بر پایه نانولیف هادی پروتون و استفاده از مفهوم هیبریدی برای همپوشانی نقاط ضعف مواد یونومری، گامی در جهت بهبود هدایت پروتونی در غشاهای تبادل پروتون برداشته شد.
به گفته صدرجهانی، در میان مواد نانومقیاس، نانوالیاف با ویژگی های جالب توجه خود می توانند بستر مناسبی برای هدایت پروتون باشند که با استفاده از روش الکتروریسی امکان تولید نانوالیاف و کنترل بر روی مورفولوژی، نظم قرارگیری در ساختار سه بعدی و اجزای تشکیل دهنده آنها وجود دارد.
این محقق با اشاره به روند اجرای این پروژه تحقیقاتی، خاطر نشان کرد: سازه های نانولیفی با آرایش های نانوالیاف متفاوت تصادفی و موازی شده در صفحه غشا از نانوالیاف الکتروریسی شده پلی اتراترکتون سولفونه شده (SPEEK) با قابلیت هدایت پروتون تهیه شده و رفتار انتقال پروتون این ساختارها ارزیابی و مدل سازی شد.
صدرجهانی ادامه داد: علاوه بر این، از آنجایی که راستای عبور یون از میان غشا در پیل سوختی (راستای ضخامت غشا) اهمیت بسزایی در هدایت پروتونی دارد، غشاهای کامپوزیت نانولیفی با نانوالیاف هادی پروتون آرایش یافته در راستای عبور (عمود بر صفحه غشا) به عنوان یک غشای نانولیفی جدید ساخته و رفتار انتقال پروتون آنها نیز بررسی شدند.
وی هدف اصلی این پژوهش را ارتقای عملکرد هدایت پروتونی در غشاهای تبادل پروتون نانولیفی عنوان کرد که نتایج بدست آمده از نمونه های آزمایشگاهی و مدل های ارائه شده در این مطالعه به خوبی اثر مثبت آرایش یافتگی موازی نانوالیاف هادی پروتون درون ساختار سه بعدی غشا را بر روی بهبود هدایت پروتونی نشان داد.
صدرجهانی افزایش میزان موازی شدن نانوالیاف درون ساختار سه بعدی را از دستاوردهای این مطالعات دانست که منجر به بهبود هدایت پروتونی 67 درصدی نسبت به نمونه با آرایش تصادفی نانوالیاف شد.
وی ادامه داد: علاوه بر این، اندازه گیری هدایت پروتونی از میان صفحه در دمای محیط و رطوبت نسبی 100 درصد برای نمونه جدید ساخته شده در این پژوهش نشان داد که قرار گرفتن نانوالیاف هادی پروتون SPEEK در راستای ضخامت یا عبور می تواند منجر به بهبود قابل ملاحظه 8.1 – 0.7 برابری هدایت پروتونی نسبت به نمونه های فیلم مانند SPEEK گزارش شده در سایر مطالعات شود که به صورت متداول به عنوان غشای تبادل پروتون در کاربردهای پیل سوختی به کار گرفته شده است.
به گفته وی، این غشا از هدایت پروتونی مناسبی برای کاربرد در پیل سوختی برخوردار است که قابل مقایسه با غشای تجاری نفیون است.
وی ادامه داد: پژوهش حاضر، از جنبه های کسب فناوری، ارتقای مرزهای دانش و بهبود ویژگی محصول حائز اهمیت است. در این مطالعه، فناوری تولید غشای تبادل پروتون برپایه نانوالیاف آرایش یافته در راستای عبور بدست آمد و غشای کامپوزیت نانولیفی جدید طی چند مرحله مختلف تهیه شد.
این محقق یادآور شد: در ساخت این غشا از نانوالیاف هادی پروتون SPEEK، ماده محافظتی و پرکننده لایه نانولیفی و ماده اتصال دهنده لایه های مختلف استفاده شده است.
این محقق دانشگاه صنعتی امیرکبیر اظهار کرد: وجه تمایز این غشا با تمامی غشاهای تبادل پروتون نانولیفی گزارش شده در مطالعات مختلف این است که در آن نانوالیاف از آرایش یافتگی در راستای ضخامت غشا برخوردان، در صورتی که در سایر غشاها، نانوالیاف در صفحه غشا آرایش پیدا کرده اند.
این رساله دکتری با راهنمایی دکتر علی اکبر قره آقاجی و به مشاوره دکتر مهران جوانبخت، اساتید دانشگاه صنعتی امیرکبیر انجام گرفته است. تا کنون دو مقاله ISI  از این پژوهش منتشر شده و مقالات مربوط به سایر بخش های پژوهش در حال آماده سازی است.


نظر شما



نمایش غیر عمومی
تصویر امنیتی :