نانوالیاف-پیل سوختی-3

کاربرد نانوالیاف در پیل های سوختی پلیمری

از آنجا که بیشترین کاربرد نانوالیاف در پیل های سوختی مربوط به پیل های سوختی پلیمری است، در ابتدا به بررسی این نوع از پیل ها پرداخته و سپس کاربرد نانوالیاف را در این ها بررسی می کنیم.

یکی از مهمترین بخش های پیل سوختی غشای الکترولیت آنهاست که به عنوان غشای تبادلگر پروتون شناخته می شود(PEMs).یک PEM  موثر باید قابلیت انتقال سریع پروتون و عمل به عنوان یک سد سوختی موثر را داشته باشد.پلی الکترولیت پرسولفونات مثل nafion و flemion به طور گسترده به عنوان غشای تبادلگر پروتون در پیل های سوختی استفاده می شود.

یکی از عیب های  اصلی این نوع از یونومر ها سرعت نفوذ و تراوش بالای آنها  در سوخت است.در این باره تحقیقات گسترده ایی در سراسر جهان بر روی عملکرد بالا و نوع غشای تبادلگر پروتون با مشخصات متانولی بالا انجام شده است.در سالهای اخیر ،راههای گونگونی برای رسیدن به این هدف پیشنهاد شده است.سنتز و اصلاح ساختار پلی الکترولیت ها و ترکیبی از PEMs در دسترس به طور عادی در تحقیقات گروهای مختلف استفاده شده است.غشای معدنی یا غیر معدنی میکرو و نانو کامپوزیتی به عنوان موفقیت دیگری در عملکرد  PEM در سلولهای سوختی متانول  به کار رفته است. در این باره پلیمرهای مختلفی اشاره شده است و تا کنون مورد ارزیابی قرار گرفتند.

 در این میان می توان  پلیمر های غیر فلوئوردار ،پلی اتر سولفونات(PES)که دارای مشخصات بی نظیری است به عنوان یک ماده مناسب برای تهیه غشای تبادلگر پروتون اشاره کرد.پلی اتر سولفونات یک ترموپلاستیک مهندسی با عملکرد بالا است که شامل تکرار گروهای فنیل و سولفون است و همچنین دارای پایداری هیدرولیزی و شیمیایی خوب است واز  آن می تواند دائما در دمای 180 درجه سلسیوس استفاده کرد و همچنین دارای استحکام مکانیکی بالاست.یکی از خواص سودمندی که گروه سولفون موجود در زنجیر پلیمر با پیوندهای  اتری باعث می شود ایجاد انعطاف پذیری در حالیکه ساختار آروماتیک است.اگرچه پلی اتر سولفونات دارای خواص فیزیکی مناسبی است.

اما چون رسانایی غیر پروتونی این پلیمر حالتی غیر معمول است در نتیجه کاربرد پلی اتر سولفونات را به عنوان غشای پیل سوختی محدود می کند.سولفوناتها را می توان به عنوان رسانای پروتون ساخت و در نتیجه رسانایی به وسعت سولفوناسیون بستگی دارد.

غشاهای لیفی نوع دیگری از غشاها هستند که اخیرا برای جداسازی گاز /مایع و تجزیه(تراکافت)کاربرد داشته  و دارای خواص بی همتایی مثل مساحت سطح مخصوص بالا و خواص مکانیکی خوب است.الکتروریسی که در حدود هشت دهه قبل شناخته شده است و حالا یکی از متداولترین متد ها برای ساخت مواد مصنوعی و طبیعی وخصوصا ساختارهای نانو لیفی برای بیو پزشکی و فیلتراسیون کاربرد دارد.

به سبب تخلخل بسیار بالا ،بهم پیوستگی خوب منافذ و مساحت سطح مخصوص بالا غشاهای نانو الیاف الکتروریسی شده برای باتریهای پلیمری لیتیم،پیلهای قدرت زای نوری (فوتوولتائیک) و  محرک های با سرعت بالا استفاده می شود.چون غشاها باتوجه به اندازه تخلخل در محدوده میکرو تا نانو متر دارای تخلخل بسیار زیاد می باشند،خروجی آنها با افزایش الکترولیت افزایش پیدا خواهد کرد.که در نتیجه رسانایی یونی بهبود خواهد یافت.

پلیمرهای مختلفی با کاربردهای ذخیره سازی  به عنوان رسانای پروتون به روش الکتروریسی مثل پلی اتر سولفون،پلی سولفون،پلی استایرن،پلی بنزیمیدازول و پلی اکریلیک اسید ساخته شده است.با این حال بعضی از این پلیمرها نیاز به اصلاح بیشتردارند مثل سولفوندار کردن و تغلیظ اسید.علاوه بر این با  الکتروریسی نانو الیاف دیگری از قبیل  پلی 2-اکریل آمیدو 2-متیل1-پروپان سولفونیک اسید،سولفوناتها،پلی اتر اتر کتون،سولفونات پلی استایرن و اسید فوسفوتوژنتیک غلیظ  phosphotungstic acid    پلی وینیل فلئوراید نیز آماده شدند.این لایه پوششی برای اهداف مختلفی ساخته می شوند و عمدتا برای فیلتراسیون به کار می روند. لایه وب nafion – پلی وینیل کلراید دارای رسانایی بیشتری از nafion – پلی اتیلن اکسید که احتمالا بخاطر خواص مکانیکی بهترش است که به واسطه تورم  در آب ایجاد می شود.الکتروریسی سولفونات پلی آریلین اتر سولفون (sPAES)به عنوان غشا برای کاربرد در  پیل سوختی از قابلیت  رسانایی پروتون خوبی برخوردار است.

---

---

بعد<<صفحه>>قبل
1.2.3.4.5.6.7.8.9.10.11.12.13

---

---

درمورد کاربرد نانوالیاف در پیل سوختی بیشتر بخوانید:

>>روش تولید الکترولیت متخلخل بر پایه نانوالیاف کربن برای استفاده در پیل سوختی پلیمری

>>Nanofiber Network Composite Membranes for Proton Exchange Membrane Fuel Cells