بررسي تاثير فرايند ساخت جوهر لايه ي نفوذ بر ريز ساختار و عملكرد كاتد در پيل سوختي پليمري

اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان

شيمي

كارشناسي ارشد

چكيده لايه¬ي نفوذ يك جزء اساسي در پيل سوختي است كه وظايف مهمي، از جمله نفوذ واكنشگرهاي گازي، نفوذپذيري مايع، هدايت الكتريكي، هدايت گرمايي و تقويت مكانيكي را انجام مي¬دهد. لايه¬ي نفوذ، در مديريت آب پيل سوختي يك نقش حياتي را ايفا مي¬كند و تعادل ميان هيدراسيون غشاء و آب¬زدايي را برقرار مي¬نمايد. روش ساخت لايه¬ي نفوذ مي تواند بر عملكرد پيل سوختي مؤثر باشد. زيرا روش ساخت مي¬تواند بر ريز¬ساختار لايه¬ي نفوذ و در نتيجه بر چگونگي ايفاي نقش آن تأثير داشته باشد. در اين پروژه تأثير فرايند اختلاط جوهر لايه¬ي نفوذ بر ريز¬ساختار الكترود نفوذ گازي و عملكرد پيل سوختي پليمري مورد بررسي قرار گرفته است. روش‌هاي مورد بررسي در اين تحقيق شامل به كارگيري امواج فراصوت ضرباني و ادامه¬دار، حمام فراصوت و روش مكانيكي بودند. بدين منظور، الكترود¬هاي داراي لايه نفوذ يكسان از نظر تركيب، امّاآماده شده به روش¬هاي متفاوت و داراي لايه¬هاي كاتاليست يكسان در شرايط واقعي پيل سوختي آزمايش شدند و ريز¬ساختار آن¬ها مورد بررسي قرار گرفت. ابتدا الكترود داراي لايه¬ي نفوذ ساخته شده به كمك امواج فراصوت ضرباني در شرايط عملياتي مختلف شامل دماهاي مختلف پيل، فشار¬ها و رطوبت¬هاي نسبي كاتد متفاوت مورد ارزيابي قرار گرفت تا مناسب¬ترين شرايط عملياتي براي انجام آزمايشات مقايسه¬اي تعيين گردد. پس از تعيين مناسب¬ترين شرايط عملياتي، چهار سري الكترود داراي لايه¬هاي نفوذ يكسان از نظر تركيب، اما آماده شده به روش¬هاي متفاوت در شرايط عملياتي مشخص شده با يكديگر مقايسه شدند. آزمايشات الكتروشيميايي شامل ثبت منحني¬هاي پلاريزاسيون و طيف بيني امپدانس الكتروشيميايي بودند. بررسي ساختار سطحي لايه¬هاي نفوذ تهيه شده نيز به كمك ميكروسكوپ الكتروني روبشي انجام شد. نتايج به دست آمده در پيل سوختي نشان داد كه پيك دانسيته¬ي توان الكترود داراي لايه¬ي نفوذ ساخته شده به روش حمام فراصوت به صورت قابل ملاحظه¬اي بالاتر از ديگر الكترود¬هاست. اين نتايج با نتايج امپدانس الكتروشيميايي نيز مطابقت دارد. دليل آن به تأثير روش ساخت جوهر بر ميزان همگن¬شدگي و ريز¬ساختار لايه¬ي نفوذ مربوط است كه در اين كار به بررسي آن پرداخته شده است. نتايج ميكروسكوپ الكتروني روبشي نشان مي¬دهد كه نوع فرايند مخلوط كردن لايه¬ي نفوذ سبب ايجاد تغيير بر ريخت¬شناسي سطح لايه¬ي نفوذنيز مي¬گردد. به طوري كه لايه¬ي نفوذ تهيه شده به روش حمام فراصوت داراي توزيع يكنواخت ذرات و ريز¬حفره¬ها مي¬باشد. در حالي كه لايه¬ي نفوذ آماده شده به روش همزن مغناطيسي داراي سطح غير يكنواخت و كانال¬هاي نامنظمي مي¬باشد. كلمات كليدي: ريز¬ساختار لايه¬ي نفوذ، پيل سوختي پليمري، رطوبت نسبي كاتد، ريز¬حفره¬ها.

217927

شيمي فيزيك

شيمي

دانشگاه صنعتي اصفهان