عنوان
مدلسازي و بررسي آزمايشگاهي پديدة تخريب در دذئئدتل هيدروكربني در پيل‌هاي سوختي
نويسنده اصلي
آيدا كريمي
مقطع تحصيلي
دكتري
چكيده
به دست آوردن همزمان سه خصيصه‌‌ي "عملكرد خوب"، "قيمت مناسب" و "دوام لازم" چالش جديد پيش‌روي محققان عرصه‌ي پيل‌هاي سوختي است. اين پژوهش، به هدف بررسي تجربي فرآيند تخريب در غشاي هيدروكربني اسپيك و توسعه مدلي براي بيان اين پديده صورت گرفت. در اين راستا در بخش تجربي غشاي اسپيك ساخته شد و بر روي آن آزمون‌هاي تسريع يافته تخريب اعمال شد. طي فرآيند تخريب، از غشا نمونه‌برداري شد و آزمون‌هاي مختلفي، براي بررسي روند تخريب و نحوه‌ي تاثير آن بر ويژگي‌هاي غشا، بر روي اين نمونه‌ها انجام شد. براي مثال نشان داده شد كه در تخريب شيميايي جذب آب غشا تا 70% افزايش مي‌يابد، داده‌هاي FTIR نشان داد كه طي تخريب شيميايي بيشترحلقه‌ي آروماتيكي كه گروه سولفون داشته مورد حمله قرار گرفته است، داده‌هاي آزمون HNMR كاهش 6% درجه سولفون‌دار شدن را نمايان كرد و آزمون تراوايي نشان داده كه غشا اسپيك نفيان 150%بيش از غشا اسپيك تخريب شده در برابر هيدروژن تراوايي دارد.
در راستاي مدلسازي اين پديده، دو زير-مدل يكي براي اعمال تغييرات جذب آب در غشا و تاثير آن بر هدايت پروتوني (زير-مدل هيدراسيون) و ديگري زير-مدلي براي بيان سينتيك حمله‌ي راديكال‌ها به بدنه‌ي پليمري غشا (زير-مدل سينتيك تخريب) ساخته شد. زير-مدل هيدراسيون در فضاي MATLAB طراحي شد و علاوه بر امكان تخمينِ ميزانِ جذب آب و هدايت پروتوني، در شرايط عملياتي گوناگون، بهينه شرايط عملياتي كار با پيل سوختي با غشا اسپيك را نيز مشخص كرد. نتايج به دست آمده از زير-مدل سينتيك تخريب، نحوه‌ي تغييرِ توزيعِ طولِ زنجيره‌هاي پليمري و همچنين وزن ميانگين مولكولي پليمر را با زمان تخريب و اثر آن را بر برخي ويژگي‌هاي مهم غشا، نشان داد. سر انجام، با اعمال معادله‌هاي حاكم بر پديده‌هاي انتقال موجود در يك پيل سوختي مدلي پويا از يك مجموعه الكترود-غشا با غشا اسپيك توسعه داده شد و با وارد كردن زير-مدل‌هاي بالا در آن، مدل كلي تخريب غشا اسپيك در يك پيل سوختي شكل گرفت. نتايج حاصل، افت عملكرد پيل سوختي در اثر تخريب را پيش‌بيني كرد. از آن جمله مي‌توان به افت ولتاژ مدار-باز اين پيل در زمان اشاره كرد. اين داده‌هاي افت ولتاژ با داده‌هاي تجربي مقايسه و اعتبار سنجي شد و خطاي قابل قبول 15% را نمايان كرد.
شماره ركورد
206770
دانشگاه
دانشگاه علم و صنعت ايران
رشته تحصيلي
مهندسي شيمي
استاد راهنما
دكتر سوسن روشن ضمير