موفقيت محققان دانشگاه اميركبير در افزايش عملكرد پيل هاي سوختي پليمري

به گزارش روز شنبه ايرنا از دانشگاه صنعتي اميركبير، دكتر 'خديجه هوشياري' مجري طرح با بيان اينكه اين تحقيقات در راستاي توسعه غشاهاي پليمري دما بالا است و مطالعات آن از حدود هفت سال قبل آغاز شده است، به تشريح نقش پيل‌هاي سوختي در تامين انرژي جهان پرداخت.
وي افزود: درقرن بيست و يكم نياز فوري به توليد انرژي با حفاظت محيط زيست است از اين رو پژوهش‌هاي گسترده‌اي در كسب فناوري هاي تبديل انرژي مانند پيل‌هاي سوختي صورت گرفته است.
به گفته هوشياري از ميان پيل‌هاي سوختي، نوع پليمري به علت عملكرد بهتر، توان توليد بيشتر و عمر كاري بالاتر توانسته است به عنوان يك منبع توليد انرژي پاك نقش پررنگ‌تري را در كارهاي تحقيقاتي و صنعتي ايفا كند.
وي يكي از مشكلات فعلي پيل‌هاي سوختي بر پايه غشاهاي نفيون را كاهش شديد عملكرد آنها در دماي بالاي 80 درجه سانتي‌گراد دانست و گفت: از همين رو توسعه غشاهايي با قابليت كاربرد در دماهاي بالا و در شرايط خشك امري ضروري در توسعه پيل‌هاي سوختي پليمري دما بالا به شمار مي رود.
مجري اين طرح تحقيقاتي، غشاي«پلي بنزايميدازول» دوپ شده با اسيد فسفريك را به دليل پايداري حرارتي بالا و مكانيسم رسانايي پروتوني خاص، بهترين نوع غشاي پليمري دما بالا توصيف كرد و ادامه داد: در اين پروژه براي اولين بار در سطح ملي و بين المللي غشاهاي كامپوزيتي جديد جايگزين نفيون تجاري بر پايه پلي بنزايميدازول و مايعات يوني دي كاتيون تهيه شد.
وي هدف از اين تحقيقات را بومي سازي اين غشاها و كاهش هزينه‌ها ذكر كرد و ادامه داد: غشاهاي كامپوزيتي تهيه شده در اين پروژه، غشاهاي مبادله كننده پروتون با رسانايي پروتوني بالا، پايداري حرارتي وعملكرد پيل سوختي بالا است كه در پيل‌هاي سوختي پليمري دما بالا به كار برده مي‌شود.
هوشياري با تاكيد بر اين كه از غشاهاي كامپوزيتي تهيه شده در اين پروژه مي‌توان در صنعت خودرو سازي و توليد همزمان برق و حرارت به جاي موتورخانه‌هاي فعلي استفاده كرد، يادآور شد: توليد همزمان برق و حرارت، مي تواند علاوه بر افزايش بازده و كاهش مصرف سوخت، باعث كاهش انتشار گازهاي آلاينده و گلخانه‌اي شود.
وي ادامه داد: ساختمان‌هاي تجاري، دانشگاه‌ها، مجتمع‌هاي بيمارستاني و ساختمان هاي دولتي نيز گزينه هاي مناسبي براي بهره گيري از سيستم‌هاي توليد همزمان برق و حرارت هستند.
اين محقق جوان درباره جنبه هاي نوآورانه اين طرح تحقيقاتي نيز گفت: در اين پروژه تحقيقاتي از مايعات يوني دي كاتيون به عنوان افزودني جهت توسعه غشاهاي پليمري پايه پلي بنزايميدازول جهت كاربرد در پيل‌هاي سوختي پليمري دما بالا استفاده كرديم درحاليكه در تحقيقات قبلي براي توسعه غشاهاي پليمري از مايعات يوني مونوكاتيون استفاده شده بود.
وي تصريح كرد: مايعات يوني دي كاتيون به دليل دانسيته بار زياد نسبت به مايعات يوني مونوكاتيون منجر به افزايش مسيرهاي انتقال پروتون و حفظ بيشتر اسيد فسفريك در غشاي پلي بنزايميدازول مي‌شود و افزايش پايداري حرارتي غشاي پلي بنزايميدازول دوپ شده با اسيد فسفريك جهت كاربرد در دماهاي بالا از ديگر مزاياي مايعات يوني دي كاتيون است.
دانش آموخته دانشگاه صنعتي اميركبير به جزئيات اين تحقيقات اشاره و اظهار كرد: در اين مطالعات ما از مايعات يوني دي كاتيون پايه كاتيون بيس متيل ايميدازوليوم استفاده كرده و توانستيم در حضور تركيبات مزوپور غشاهاي كامپوزيتي با عملكرد پيل سوختي بالا تهيه كنيم.
وي عملكرد پيل سوختي با استفاده از اين غشا را حدود540 ميلي وات برسانتي‌مترمربع دردماي 180 درجه سانتي‌گراد ذكر كرد و افزود: اين مقدار نسبت به تحقيقات انجام شده بسيار قابل توجه است و نشاندهنده پتانسيل بالاي اين غشاها جهت بومي سازي اين غشاها در كشور در راستاي توسعه تكنولوژي پيل سوختي در كشور است.
هوشياري با يادآوري اينكه در توليد اين غشا از نانو فناوري بهره برده شد، توضيح داد: در اين پروژه از مزوپورهاي سيليكا كه با گروه‌‌هاي فنيل سولفونيك اسيد عامل‌دار شده است، به منظور حفظ بيشتر مايعات يوني دي كاتيون در ساختار غشاهاي كامپوزيتي بر پايه پلي بنزايميدازول و افزايش عملكرد پيل سوختي اين غشاها استفاده شد كه اين مزوپور داراي حفره‌هايي در اندازه 4 نانو متراست.
وي به پايان موفقيت آميز مرحله آزمايشگاهي توليد اين غشاها و اجراي مرحله نيمه صنعتي آنها اشاره كرد و گفت: چشم انداز ما اين است كه طي چند سال آينده با حمايت دولت و سازمان‌هاي مرتبط ، با توجه به پتانسيل بالاي نيروي علمي جوان در كشور و وجود دانش فني تهيه اين غشاها، بتوانيم اين غشاها را در مرحله صنعتي شدن پيش ببريم و گامي موثر در توسعه تكنولوژي پيل سوختي در كشور برداريم.
هوشياري، ظهور تكنولوژي پيل سوختي را عامل تحول در صنعت انرژي جهان دانست و گفت: اين فناوري تأثيرات ‌عميقي بر اقتصاد وابسته به نفت كشورخواهد بود از اين رو سرمايه‌گذاري در فناوري پيل سوختي راه حل رفع معضل آلودگي هوا، كاهش مصرف سوخت، افزايش سطح تكنولوژي در كشور، ايجاد اشتغال و در نهايت حركت جهش‌وار در جهت كاهش فاصله كشور از كشورهاي صنعتي و جذب نيروهاي متخصص داخل و خارج از كشور است.
نتايج اين تحقيقات به صورت مقالات علمي در مجلات بين المللي ElectrochimicaActa و International Journal of Hydrogen Energy به چاپ رسيده و همچنين يك ثبت اختراع داخلي صورت گرفته و يك ثبت اختراع بين المللي (US Patent) نيز در مرحله داوري است.
اين تحقيقات در قالب پايان‌نامه دكتري خديجه هوشياري دانش آموخته گرايش شيمي كاربردي با عنوان «تهيه و بررسي غشا الكتروليت پليمري دما بالا بر پايه پلي بنزايميدازول و مايعات يوني جهت كاربرد در پيل‌هاي سوختي» اجرايي شده است.
اين تحقيقات راهنمايي دكتر مهران جوانبخت از اعضاي هيات علمي دانشگاه صنعتي اميركبير و دكتر مينا اديبي از پژوهشگاه صنعت نفت انجام گرفته است.
علمي**1055**1440
دريافت كننده : زينب كارگر ** انتشاردهنده: معصومه گلشن
براي اطلاع از اخبار متنوع علمي و فناوري، با كانال علمي ايرنا در تلگرام همراه شويد:
irnaelm@
https://telegram.me/irnaelm