عنوان: بررسی تأثیر ساختارهای کوپلیمرهای اتیلن/وینیل الکل و نانو سیلیکا، حامل گروههای آزول و اسید فسفونیک، بر خواص غشای تبادل پروتون دمابالا بر پایه پلیبنزایمیدازول ارائهکننده: مجتبی فرخی استاد راهنما: دکتر مهدی عبداللهی استاد ناظر داخلی اول: دکتر محمد علی سمسارزاده استاد ناظر داخلی دوم: دکتر علیرضا شریف استاد ناظر خارجی اول: دکتر شهرام مهدیپور عطایی-پژوهشگاه پلیمر و پتروشیمی ایران استاد ناظر خارجی دوم: دکتر مهران جوانبخت- دانشگاه صنعتی امیرکبیر استاد مشاور اول: دکتر عبدالعلی علیزاده مکان: دانشکده مهندسی شیمی، اتاق 116 تاریخ: 26/5/12/1397 ساعت: 09:00
:چکیدهغشاهای پلی(بنزایمیدازول) (BPI) دوپهشده با فسفوریک اسید یکی از بهترین گزینهها به عنوان غشای هادی پروتون دما بالا در پیلهای سوختی محسوب میشوند. بااینحال، مشکل فروشویی (Leaching) فسفوریک اسید حین کارکرد و هدایت پروتون نسبتا پایین در دماهای پایین، چالش اساسی در استفاده از این غشاها است. در این پژوهش، از کمپلکسهای اسید-باز به عنوان گزینهای برای افزایش هدایت پروتون غشاهای بر پایه PBI به عنوان باز به ویژه در دماهای پایین و متوسط استفاده شد. جهت رسیدن به این هدف، همو- و کوپلیمرهای پلی(وینیل ایمیدازول/وینیل فسفونیک اسید) با ترکیب شیمیایی مختلف به روش پلیمری شدن رادیکال آزاد تهیه شدند. نسبت واکنشپذیری مونومرهای وینیل ایمیدازول و وینیل فسفونیک اسید با استفاده از روش کلن-تودوس توسعه یافته به ترتیب 020/0 ± 078/0 و 166/0 ± 870/0 بدست آمد. با استفاده از نسبت واکنشپذیری مونومرها، توالی دوتایی مونومرها و در ادامه با استفاده از این توالی و رابطه بارتون، دمای انتقال شیشهای کوپلیمرها پیشبینی شد که تطابق خوبی با مقادیر تجربی نشان داد. نتایج حاصل از آزمونهای FT-IR، DSC و رفتار حلالیت کوپلیمرها، وجود پیوندهای هیدروژنی قوی درون و بین مولکولی در ساختار کوپلیمرهای را اثبات کرد. این برهمکنشهای قوی به جدایی فازی در غشاهای آمیزهای PBI حاوی کوپلیمرها منجر شد که در تصاویر SEM مشاهده شد. نتایج حاصل از هدایت پروتون غشاها نشان داد که با افزایش توالیهای دوتایی متناوب کومونومرها (AB) در کوپلیمرها، هدایت پروتون غشا نیز افزایش مییابد. غشای آمیزهای PBI حاوی کوپلیمر دارای 46 درصد مولی وینیل ایمیدازول دوپهشده با فسفوریک اسید (32/5 مول فسفوریک اسید به ازای مول واحد تکراری PBI) ، بیشترین هدایت پروتون برابر mS/cm 55 در دمای 70 درجه سانتیگراد را نشان داد که حدود 5/5 برابر هدایت غشای PBI دوپهشده با فسفوریک اسید (48/5) در همان شرایط بود. نتایج عملکرد پیل سوختی غشای PBI/P(VI/VP)-46 (50/50) در مقایسه با غشای PBI در دمای 80 درجه سانتیگراد، افزایش چگالی توان حدود 3/2 برابری نشان داد. نانوسیلیکای حاوی گروههای اسیدی و ایمیدازولی با طول متفاوت و غلظت یکسان از مراکز هادی پروتون سنتز و در غشای PBI دوپهشده با فسفوریک اسید استفاده شد. مشاهده شد که غشاهای حاوی نانوذرات با طول و انعطافپذیری بیشتر زنجیر پیوندخورده در غلظت برابر از مراکز هادی پروتون، هدایت پروتون بیشتری نشان دادند.
:کلمات کلیدیپلی(بنزایمیدازول)، کوپلیمرهای (وینیل ایمیدازول/وینیل فسفونیک اسید)، نانوذرات سیلیکای اصلاحشده، هدایت پروتون، کمپلکس اسید-باز، غشای الکترولیت پلیمری
|