بررسي تخريب مكانيكي غشاي تبادل پروتون پلي اتر اتر كتون سولفونه در چرخه هاي رطوبتي و دمايي

كارشناسي ارشد

فناوري پيل سوختي الكتروليت پليمري جهت تجاري‌سازي نياز به عملكرد و دوام مناسب و درعين‌حال توجيه اقتصادي دارد. حال‌آنكه غشاهاي تبادل پروتون هيدروكربني علي‌رغم پتانسيل بالا جهت جايگزيني غشاهاي پرفلوئورينه به دليل قيمت ارزان و عملكرد مناسب، در چرخه‌هاي رطوبتي-دمايي طول عمر نسبتاً كوتاهي دارند. در اين مطالعه، از يك روش برون محلي جهت بررسي تخريب مكانيكي غشاي تبادل پروتون پلي اتر اتر كتون با درجه سولفوناسيون %75/64 در چرخه‌هاي رطوبتي-دمايي براي مدت 700 دقيقه، استفاده شد. اندازه‌گيري‌هاي برون محلي شامل پايداري ابعادي، آزمون استحكام مكانيكي و اندازه‌گيري نرخ ميان عبور گاز هيدروژن، همچنين آزمون‌هاي توصيفي پراش اشعه ايكس، تصويربرداري ميكروسكوپ الكتروني گسيل ميداني و ميكروسكوپ نيروي اتمي جهت بررسي اثر تنش‌هاي ناشي از تورم غشا بر روي مورفولوژي غشا، در فواصل معين بكار گرفته شد. نتايج حاكي از آرايش مجدد ساختار پليمري غشا با هدف كاهش بي‌نظمي زنجيره‌ها به دليل خزش و حضور در دماهاي بالا است و به همين علت در آزمون مكانيكي درحالي‌كه كرنش در گسيختگي نمونه‌ها %3/87 كاهش مي‌يابد، نمونه‌ها بسيار شكننده‌تر رفتار مي‌كنند. علاوه بر اين، حوضچه‌هاي بن‌بست آب به وجود آمده در هنگام ساخت غشا، به‌هم‌پيوسته و با تشكيل كانال‌هاي آب، ميزان جذب آب افزايش پيدا مي‌كند. همچنين، ميزان نشتي گاز هيدروژن به سه دليل افزايش مي‌يابد : 1) نازك شدن نامتقارن غشا، 2) نقص‌هاي ريز- ساختاري در ضخامت و 3) تغييرات بنيادي مورفولوژي غشا به دليل پراكندگي كمتر نواحي آب‌گريز. در اين پژوهش نشان داده شد كه تخريب مكانيكي غشاي تبادل پروتون پلي اتر اتر كتون سولفونه در يك چرخه معيوب قرار دارد و تسريع شونده مي‌باشد لذا، بررسي طول عمر آن در چرخه‌هاي رطوبتي-دمايي با يك تنش (و/يا) دامنه تنش ثابت عملاً صحيح نيست.

191306

دانشگاه علم و صنعت ايران

فرآيندهاي جداسازي

دكتر سوسن روشن ضمير