موفقیت دانشگاه صنعتی امیرکبیر در افزایش عملکرد «پیلهای سوختی پلیمری»

به گزارش گروه اجتماعی باشگاه خبرنگاران تسنیم «پویا»؛ خدیجه هوشیاری، مجری طرح با تأکید بر اینکه این تحقیقات در راستای توسعه غشاهای پلیمری دما بالا است، اظهار کرد: بر این اساس مطالعات خود را در این زمینه ازحدود هفت سال قبل شروع کردیم و این تحقیقات دردوره دکتری نیز ادامه یافت.

وی با اشاره به نقش پیلهای سوختی در تأمین انرژی جهان، خاطرنشان کرد: درقرن بیست و یکم نیاز فوری به تولید انرژی با حفاظت محیط زیست است؛ از این رو پژوهشهای گسترده‌ای در کسب فناوریهای تبدیل انرژی مانند پیلهای سوختی صورت گرفت.

هوشیاری از میان پیلهای سوختی، نوع پلیمری به علت عملکرد بهتر ( توان تولید بیشتر و عمر کاری بالاتر ) توانسته است به عنوان یک منبع تولید انرژی پاک نقش پررنگ‌تری را در کارهای تحقیقاتی و صنعتی ایفا کند.

وی یادآور شد: یکی از مشکلات فعلی پیلهای سوختی بر پایه غشاهای نفیون، کاهش شدید عملکرد آنها در دمای بالای 80 درجه سانتی‌گراد است؛ از این رو توسعه غشاهایی با قابلیت کاربرد در دماهای بالا و در شرایط خشک امری ضروری در توسعه پیلهای سوختی پلیمری دما بالا بشمار می‌رود.

مجری طرح پیلهای سوختی پلیمری، غشای «پلی بنزایمیدازول» دوپ‌شده با اسید فسفریک را به دلیل پایداری حرارتی بالا و مکانیسم رسانایی پروتونی خاص، را بهترین نوع غشای پلیمری دما بالا توصیف کرد و افزود: در این پروژه برای نخستین بار در سطح ملی و بین‌المللی غشاهای کامپوزیتی جدید جایگزین نفیون تجاری بر پایه پلی بنزایمیدازول و مایعات یونی دی کاتیون تهیه شد.

وی هدف از این تحقیقات را بومی‌سازی این غشاها و کاهش هزینه‌ها ذکر کرد و گفت: غشاهای کامپوزیتی تهیه‌شده در این پروژه، غشاهای مبادله‌کننده پروتون با رسانایی پروتونی بالا، پایداری حرارتی وعملکرد پیل سوختی بالا است که در پیلهای سوختی پلیمری دما بالا به کار برده می‌شود.

هوشیاری با تأکید بر این که از غشاهای کامپوزیتی تهیه‌شده در این پروژه می‌توان در صنعت خودروسازی و تولید همزمان برق و حرارت به جای موتورخانه‌های فعلی استفاده کرد، متذکر شد: تولید همزمان برق و حرارت، می‌تواند علاوه بر افزایش بازده و کاهش مصرف سوخت، باعث کاهش انتشار گازهای آلاینده و گلخانه‌ای شود؛ ساختمانهای تجاری، دانشگاه‌ها، مجتمع‌های بیمارستانی  و اماکن دولتی کاندیداهای مناسبی برای بهره‌گیری از سیستمهای تولید همزمان برق و حرارت هستند.

وی با اشاره به جنبه نوآوری این طرح تحقیقاتی تصریح کرد: در این پروژه تحقیقاتی از مایعات یونی دی کاتیون به عنوان افزودنی جهت توسعه غشاهای پلیمری پایه پلی بنزایمیدازول جهت کاربرد در پیلهای سوختی پلیمری دما بالا استفاده کردیم؛ در تحقیقات قبلی برای توسعه غشاهای پلیمری از مایعات یونی مونوکاتیون استفاده شده است.

به گفته این محقق، مایعات یونی دی کاتیون به دلیل دانسیته بار زیاد نسبت به مایعات یونی مونوکاتیون منجر به افزایش مسیرهای انتقال پروتون و حفظ بیشتر اسید فسفریک در غشای پلی بنزایمیدازول می‌شود؛ افزایش پایداری حرارتی غشای پلی بنزایمیدازول دوپ‌شده با اسید فسفریک جهت کاربرد در دماهای بالا از دیگر مزایای مایعات یونی دی کاتیون است.

این دانش آموخته دانشگاه صنعتی امیرکبیر با اشاره به جزئیات این تحقیقات خاطرنشان کرد: در این مطالعات ما از مایعات یونی دی کاتیون پایه کاتیون بیس متیل ایمیدازولیوم استفاده کردیم و توانستیم در حضور ترکیبات مزوپور غشاهای کامپوزیتی با عملکرد پیل سوختی بالا  تهیه کنیم.

وی عملکرد پیل سوختی با استفاده از این غشا را حدود 540 میلی وات برسانتی‌مترمربع دردمای 180 درجه سانتی‌گراد ذکر کرد و افزود: این مقدار نسبت به تحقیقات انجام‌شده بسیار قابل توجه است و نشان‌دهنده پتانسیل بالای این غشاها جهت بومی‌سازی این غشاها در کشور در راستای توسعه تکنولوژی پیل سوختی در کشور است.

هوشیاری با تأکید بر اینکه در تولید این غشا از نانو فناوری بهره برده شد، توضیح داد:. در این پروژه از مزوپورهای سیلیکا که با گروه‌‌های فنیل سولفونیک اسید عامل‌دار شده است، به منظور حفظ بیشتر مایعات یونی دی کاتیون در ساختار غشاهای کامپوزیتی بر پایه پلی بنزایمیدازول و افزایش عملکرد پیل سوختی این غشاها استفاده شد. این مزوپور دارای حفره‌هایی در اندازه چهار نانومتراست.

وی با بیان این که مرحله آزمایشگاهی تولید این غشاها با موفقیت به پایان رسیده و مرحله نیمه صنعتی کردن این غشاها در مرحله اجرا است، متذکر شد: چشم‌انداز ما این است که طی چند سال آینده با حمایت دولت و سازمانهای مربوط، با توجه به پتانسیل بالای نیروی علمی جوان در کشور و وجود دانش فنی تهیه این غشاها، بتوانیم این غشاها را در مرحله صنعتی‌شدن پیش ببریم و گامی موثر در توسعه تکنولوژی پیل سوختی در کشور برداریم.

هوشیاری، با تأکید بر ضرورت توسعه پیلهای سوختی در کشور، تصریح کرد: این غشاها نسبت به غشای نفیون تجاری دارای هزینه تولید کمتری است از این رو لازم است به تأثیر صنعت پیل سوختی در اقتصاد کشور پرداخته شود.

مجری این طرح، ظهور تکنولوژی پیل سوختی را عامل تحول در صنعت انرژی جهان دانست و گفت: این فناوری تأثیرات‌ عمیقی بر اقتصاد وابسته به نفت کشورخواهد بود؛ از این رو سرمایه‌گذاری در فناوری پیل سوختی راه حل رفع معضل آلودگی هوا، کاهش مصرف سوخت، افزایش سطح تکنولوژی در کشور، ایجاد اشتغال و در نهایت حرکت جهش‌وار در جهت کاهش فاصله کشور از کشورهای صنعتی و جذب نیروهای متخصص داخل و خارج از کشور است.

وی استفاده از نانو فناوری دراین غشاها را موجب افرایش طول عمر پیل سوختی دانست و اظهار کرد: نتایج این تحقیقات به صورت مقالات علمی در مجلات بین المللی ElectrochimicaActa و International Journal of Hydrogen Energy به چاپ رسیده و همچینن یک ثبت اختراع داخلی چاپ شده و یک ثبت اختراع بین المللی (US Patent) نیزدرمرحله داوری است.

این تحقیقات در قالب پایان‌نامه دکتری خدیجه هوشیاری، دانش آموخته گرایش شیمی کاربردی، با عنوان «تهیه و بررسی غشا الکترولیت پلیمری دما بالا بر پایه پلی بنزایمیدازول و مایعات یونی جهت کاربرد در پیلهای سوختی» اجرایی شده است؛ نتایج این تحقیقات با راهنمایی دکترمهران جوانبخت از اعضای هیئت علمی دانشگاه صنعتی امیرکبیر و دکتر مینا ادیبی از پژوهشگاه صنعت نفت بدست آمد.

انتهای پیام/