چكيده
چكيده
امروزه استفاده از غشاهاي پلي‌اتر اتر كتون سولفونه به عنوان جايگزين نفيان به علت قيمت پايين و خواص مكانيكي و شيميايي عالي بسيار مورد توجه قرار گرفته است. اما چند مشكل براي تجاري‌سازي آنها وجود دارد، زيرا خواص غشاهاي sPEEK به ميزان زيادي به درجه سولفوناسيون آنها ارتباط دارد. در درجات سولفوناسيون كمتر از 60 درصد، هدايت پروتوني غشاها پايين و برعكس در درجات سولفوناسيون بالاتر از 70 درصد، اين غشاها تورم شديدي دارند. لذا با انجام يك رساله دكتري در آزمايشگاه پيل سوختي پژوهشكده سبز، غشاي نانوكامپوزيتي خود مرطوب شونده sPEEK با درصد سولفوناسيون 12/65 درصد كه حاوي 15 درصد وزني از كاتاليست هادي پروتون داخل ( Pt-Cs2.5H0.5PW12O40 ) خود مي‌باشد و ميزان پلاتين داخل اين كاتاليست نيز مقدار 25/1 درصد وزني است، به عنوان بهترين غشا از لحاظ عملكرد پيل سوختي در شرايط عملياتي خشك سنتز شد. دراين تحقيق، غشا فوق سنتز شد و خواص جذب آب و ظرفيت تبادل يون آن تعيين گرديد. اما هدايت پروتوني غشا يكي از مهم‌ترين خواص مي‌باشد كه شديدا وابسته به دما و رطوبت است. براي تابعيت هدايت پروتوني غشا نفيان 117، يك سري روابط رياضي توسط اشپيرينگر و همكاران در سال 1991 توسعه يافته و سال‌هاست كه در مدلسازي و شبيه‌سازي پيل سوختي با غشا نفيان مورد استفاده قرار مي‌گيرد. لذا برآن شديم كه طي يك رساله كارشناسي ارشد، يك مدل رياضي براي غشا نانوكامپوزيتي سنتز شده نيز ارائه شود. لازمه اين كار، اندازه‌گيري هدايت پروتوني در دما و رطوبت‌هاي مختلف بود. مهم‌ترين تكنيك نيز در ارزيابي هدايت پروتوني، اسپكتروسكوپي امپدانس الكتروشيميايي (EIS) است. بنابراين، يك سل به منظور اندازه‌گيري هدايت پروتوني غشاء در شرائط دما و رطوبت‌هاي مختلف در جهت ضخامت طراحي و ساخته شد.. سپس هدايت پروتوني در جهت ضخامت براي غشا نانو كامپوزيتي در شرائط دما و رطوبت‌هاي مختلف با استفاده از روش دو پروب با روش EIS اندازه‌گيري شد. جهت مقايسه با غشا تجاري نفيان، آزمون‌هاي يكسان با غشا نفيان نيز انجام شد. از اطلاعات تجربي، مدل رياضي مشابه با روابط موجود براي غشا نفيان، براي غشا نانوكامپوزيتي توسعه داده شد. در ادامه، با استفاده از نتايج تجربي، انرژي فعال‌سازي ظاهري غشا نانوكامپوزيتي و نفيان در شرائط مختلف محاسبه و تعيين شد. در همه موارد ، انرژي فعال‌سازي ظاهري غشا نانوكامپوزيتي كمتر از غشا نفيان تعيين شد كه حاكي از اين مطلب است كه انتقال پروتون در غشا نانوكامپوزيتي آسانتر و بهتر از غشا نفيان انجام مي‌شود.
واژه‌هاي كليدي: غشا نانوكامپوزيتي پلي اتراتر كتون, اسپكتروسكوپي امپدانس الكتروشيميايي، هدايت پروتوني، انرژي فعال‌سازي
