8940

8940

بررسي پارامترهاي كليدي لايههاي فعال موثر بر عملكرد PEMFC با مجموعه الكترود-غشا پلياتراتركتون سولفونه

كارشناسي ارشد

شيمي - طراحي فرآيند هاي جدا سازي

دي 1390

دي 1390

روشن ضمير

چكيده در يك سيستم پيلسوختي، واكنشهاي الكتروشيميايي در مرز سهفازي جاييكه الكتروليت، لايه- الكتروكاتاليست و سوخت در تماساند رخ ميدهد. يك منطقه سهفازي خوب باعث بهبود نفوذ آب، انتقال پروتون و الكترون از مكانهاي واكنش ميشود. كيفيت منطقه سهفازي به مراحل ساخت مجموعهي الكترود و غشا و همچنين پارامترهايي نظير مقدار الكتروكاتاليست و يونومر بستگي دارد. بهعنوان يك عامل كليدي در الكترود، يونومر الكترود شبكهي يونومر را در لايه ي كاتاليست شكل ميدهد همچنين بهعنوان محيط هادي پروتون عمل مي كند و اثر بزرگي بر بهره وري كاتاليست و انتقال گاز به كاتاليست دارد. پلي اتراتركتون سولفونه قابليت خوبي براي كاربردهاي مختلف در پيلسوختي از خود نشان داده است . در تحقيق حاضر، پلي اتراتركتون با درجه سولفوناسيون تقريبا % 66 ساختهشد. از محلول % 5 پلي اتراتركتون سولفونه به عنوان يونومر در ساخت الكترودها استفاده شد. طراحي آزمايش با استفاده از روش سطح پاسخ و با درنظر گرفتن دو ،0/ 25 و % 35 براي يونومر و 3 % ، فاكتور درصد يونومر و مقدار پلاتين هركدام در سه سطح (% 15 0/5 براي پلاتين) انجام گرفت و الكترودهاي مربوطه ساخته شدند . براي تعيين mg/cm 0/4 و 2 سطح فعال الكتروشيميايي نمونهها آزمون ولتامتري چرخهايي مورد استفاده قرار گرفت . آزمون ولتامتري چرخهاي توسط دستگاه پتانسيواستات /گالوانواستات با يك سيستم سه الكترودي (الكترودهاي ساخته شده به عنوان الكترود كار، الكترود كالومل به عنوان مرجع و از الكترود پلاتين به عنوان الكترود شمارنده استفاده شد.) انجام گرفت . مقدار سطح فعال الكتروشيميايي نمونه الكترودهاي ساخته شده و بهرهوري پلاتين آنها محاسبه شدند. ميزان يونومر در % 25 و بار گيري 469/38 به عنوان بهترين حالت cm2 /cm 0/5 با سطح فعال الكتروشيميايي 2 mg/cm پلاتين 2 (شرايط بهينه ) انتخاب شد. نتايج آزمايشگاهي توسط روش سطح پاسخ تحليل شدند . تحليل نيز تاييد كننده همين شرا يط بهينه بود . سپس غشاي minitab نتايج آزمايشگاهي با نرم افزار بهينه نانوكامپوزيتي خودمرطوب شونده پلي اتراتركتون سولفونه با ذرات كاتاليستي هادي پروتون s- با % 15 درصد وزني كاتاليست داخل آن ساختهشد. با استفاده از اين غشا و يونومر Pt-Cs2.5 0/5 تهيه mg/cm مجموعه الكترود-غشا با مقادير مختلف يونومر و مقدار بهينه پلاتين 2 ، PEEK شد. مجموعه الكترود-غشا در پيل واحد آزمايشگاهي در دستگاه آزمون پيلسوختي مورد آزماي ش قرار گرفت. منحني هاي پلاريزاسيون رسم شدند. بهترين نتايج مربوط به ميزان ي ونومر 25 % و mg/cm2 0/5 پلاتين بود كه باز هم تاييدي بر نتايج آزمون هاي ولتامتري چرخه اي و تحليل آماري نتايج آزمايشگاهي با نرم افزار بود. واژه هاي كليدي: پيلسوختي، غشا تبادل پروتون، پلي اتراتركتون سولفونه ، روش سطح پاس خ، سطح فعال الكتروشيميايي، غشا نانوكامپوزيتي.