مطالعه اثر عوامل واکنش بر روی پایداری ذرات SiO2 دوپه شده در غشا پلیمری نفیان برای کاربرد در پیل های سوختی پلیمری دما بالا

در این تحقیق، غشا نفیان 117 با ذرات sio2 توسط روش سل - ژل دوپه شده است. از آنجایکه پدیده حل شدن ذرات دوپه شده از اهمیت زیادی در کاربردهای پیل سوختی پلیمری دارد، لذا شرایط واکنش برای ایجاد ذرات پایدارتر در زمینه غشا از طریق طراحی آزمایش عاملی کامل (full factorial)، بهینه شده است. نتایج طراحی آزمایش نشان می دهد که شرایط بهینه واکنش که در آن کمترین میزان شسته شدن ذرات دوپه شده را داریم، دمای ?c60، بدون اضافه کردن اسید و همراه با متورم سازی می باشد. بعد از بدست آوردن شرایط مطلوب واکنش، بقیه غشاها در آن شرایط تهیه شده و از نظر جذب آب و ظرفیت تبادل پروتونی مورد مقایسه قرار گرفته اند. علاوه بر آن دمای انتقال شیشه ای نمونه ها توسط آنالیز dsc اندازه گیری شده و در نهایت به منظور بررسی عملکرد، غشاها در مجموعه آزمایشگاهی پیل سوختی پلیمری مورد ارزیابی قرار گرفته اند. میزان جذب آب نمونه های کامپوزیتی در درصدهای کم مقدار دوپه شده، بالاتر از مقدار آن برای نفیان اصلاح نشده می باشد. مقدار جذب آب در درصد بهینه دوپه شدن ذرات ) sio2 7 درصد وزنی ( برابر 44 درصد بدست آمده که 26 درصد بیشتر از مقدار آن برای نفیان اصلاح نشده است. ظرفیت تبادل پروتونی غشاها نیز با افزودن sio2 افزایش پیدا کرده است. نتایج اندازه گیری دمای انتقال شیشه ای نشان می دهد که وارد کردن ذرات معدنی به زمینه غشا ، پایداری حرارتی آن را برای کارکرد در دماهای بالا افزایش می دهد. نتایج بررسی عملکرد غشاها در مجموعه پیل سوختی پلیمری در دو دمای ?c70 و ?c110 نشان می دهد که افزودن ذرات sio2 برای کارکرد در دماهای بالاتر بسیار مثمر ثمر بوده است. بطوریکه در دمای c°110منحنی پلاریزاسیون غشا کامپوزیتی با 7 درصد وزنی همواره بالاتر از نفیان قرار داشته و بطور نمونه در چگالی جریان ma/cm2 200 شاهد بهبود عملکرد دو برابری در ولتاژ پیل هستیم.