کاهش قیمت پیل‌های سوختی با نوآوری محققان کشور
به گزارش تاسیسات نیوز، میزان مصرف جهانی انرژی الکتریکی در قرن اخیر به‌شدت افزایش یافته و پیش‌بینی می‌شود که این افزایش در سال‌های آینده با سرعت بسیار بیشتری ادامه یابد.
از سوی دیگر تأمین انرژی الکتریکی مستلزم استفاده از منابع انرژی فسیلی و تبدیل ماهیت آنها در نیروگاه‌های عظیم حرارتی است. اما این منابع محدود در ۱۵۰ سال آینده به اتمام خواهند رسید. به علاوه، فرآوری سوخت‌های فسیلی به دلیل تولید گازهای گلخانه‌ای، تهدیدی جدی برای محیط‌زیست و سلامتی انسان به شمار می‌رود.
اخیراً، استفاده از پیل‌های سوختی متانول مستقیم (DMFC)، به دلایلی از جمله بازده تبدیل انرژی بالا و عدم ایجاد آلودگی‌های محیطی و صوتی، به‌عنوان روشی کارآمد برای تولید انرژی الکتریکی پیشنهاد شده است.
دکتر علیرضا شریف عضو هیأت علمی دانشگاه تربیت مدرس و از محققان طرح از اجرای تحقیقاتی در این زمینه خبر داد و گفت: غشای تبادل پروتون مهمترین بخش یک پیل سوختی است و در حال حاضر غشای تجاری نافیون به‌عنوان رایج‌ترین غشای تبادل پروتون در پیل‌های سوختی مورد استفاده قرار می‌گیرد.
وی گران بودن نافیون و شدت بالای تراوش متانول از آن را مهمترین موانع تجاری شدن فناوری DMFC دانست و اضافه کرد: لذا در این تحقیق از یک پلیمر طبیعی و ارزان‌قیمت به‌عنوان فاز زمینه و از اکسید گرافن جهت بهبود خواص فیزیکی و شیمیایی آن جهت سنتز یک غشای دارای رسانایی الکتریکی استفاده شد.
دکتر شریف با ابراز امیدواری کرد که با به‌کارگیری نتایج این تحقیق، علاوه بر حفظ و یا حتی ارتقای کیفیت تبادل پروتون در سامانه‌های پیل سوختی فعلی، قیمت نهایی آنها کاهش یافته و توسعه‌ی تجاری و صنعتی فناوری DMFC تسهیل شود.
این محقق با بیان اینکه در این تحقیقات از نانو ذرات استفاده شده، خاطر نشان کرد: اهمیت استفاده از نانوذرات در این تحقیق از دو جنبه قابل بررسی است. به لحاظ تأثیرات معمول و عمومی، نانوذرات گرافن اکسید موجب افزایش پایداری حرارتی و استحکام مکانیکی غشاهای کیتوسانی شدند. از جنبه اثرگذاری بر ویژگی‌های خاص غشاهای تبادل پروتون نیز، نانوذرات اصلاح شده با ایجاد مجراهای پیوسته ناشی از برهمکنش‌های اسیدی- بازی بین گروه‌های سولفونیک اسید و آمید، توسعه مکان‌های با مقاومت اندک در برابر پرش پروتون را تسهیل کرده است.
به گفته وی از این طریق ظرفیت تبادل یونی، هدایت پروتونی و گزینش پذیری غشای کیتوسانی را بهبود یافت.
این عضو هیات علمی دانشگاه تربیت مدرس با اشاره به جزئیات این طرح توضیح داد: در این طرح، ایده استفاده همزمان از نانوذرات گرافن اکسید سولفونه شده و کیتوسان سولفاته در بستر کیتوسان اولیه، به منظور بهبود هدایت پروتونی غشای کیتوسانی اولیه مطرح شده است. بنابراین، ابتدا نانو ذرات گرافن اکسید از پودر گرافیت تهیه شده و سپس سولفونه شده‌اند. همچنین کیتوسان نیز سولفاته شده است.
وی ادامه داد: در مرحله بعد، غشاهای نانوکامپوزیتی، از طریق پخش کردن درصدهای مختلف گرافن اکسید سولفونه شده در بستر مخلوط کیتوسان اولیه و کیتوسان سولفاته سنتز شده‌اند. به‌منظور ارزیابی و بررسی خواص مختلف این غشای نانوکامپوزیتی از آزمون‌های XRD، AFM و FT-IR و همچنین روش‌های TGA، الکتروشیمیایی و IEC استفاده شده است.
دکتر شریف به بیان نتایج به دست آمده از این تحقیقات پرداخت و گفت: نتایج به دست آمده نشان داد که استفاده از نانوذرات اصلاح‌شده به افزایش حدود ۷ برابری در گزینش پذیری غشاهای نانوکامپوزیتی نسبت به غشاهای اولیه منجر شده است. همچنین غشای نانوکامپوزیتی از هدایت پروتونی پنج برابری در مقایسه با غشای معمولی برخوردار است.
این تحقیقات حاصل تلاش‌های علیرضا شریف و مهدی عبدالهی از اعضای هیأت علمی دانشگاه تربیت مدرس و مهندس عباس شیردست دانش‌آموخته دوره کارشناسی ارشد این دانشگاه و نتایج آن در مجله Journal of Power Sources به چاپ رسیده است.
انتهای خبر