دستیابی به پیل‌های سوختی با کارایی بالا توسط محققان کشور

به گزارش خبرگزاری مهر به نقل از ستاد ویژه توسعه فناوری نانو، منابع تأمین انرژی سازگار با محیط زیست از جمله سلول‌های سوختی، انرژی خورشیدی و یا انرژی‌های بادی به عنوان یک فناوری جدید و امیدبخش در حوزه‌ی انرژی‌های جایگزین شناخته شده است.

حالت خاصی از سلول‌های سوختی، سلول‌های سوختی متانول مستقیم (DMFCs) است که متانول را به طور مستقیم و بدون استفاده از ماده‌ی اصلاح کننده به انرژی الکتریکی تبدیل می‌کند. این سلول‌ها از جذاب ترین منابع انرژی با طیف وسیعی از کاربردهای مختلف در دستگاه‌های الکترونیکی قابل حمل هستند.

یکی از اجزای کلیدی در سلول‌های سوختی متانولی، غشای تبادل پروتون (PEM) است.

حسین بیدقی، مجری طرح اظهار داشت: در این طرح تلاش شده است تا با کاربرد نانوذرات مغناطیسی اکسید آهن کارایی غشای تبادل پروتون افزایش داده شود. غشاهای ساخته شده در طی این مطالعه بر دو نوع مختلف غشای جهت دهی شده و جهت دهی نشده پلی وینیل الکل/گرافن سولفونه/اکسید آهن بوده است.

وی در خصوص اثر نانوذرات استفاده شده در ساخت غشا عنوان کرد: از جمله عوامل مهم در بهبود توان غشاهای مورد استفاده در پیل سوختی متانولی، بهبود کانال‌های عبور پروتون در این غشاهاست.

بیدقی خاطر نشان کرد: این ویژگی را می‌توان با جهت دهی نانوصفحات گرافن سولفونه در ماتریس غشای پلیمری ایجاد کرد. بدین ترتیب کانال‌های عبور پروتون در غشاء افزایش یافته و راندمان نهایی پیل سوختی بهبود می‌یابد.

به گفته وی، در نمونه‌های ساخته شده، اصلاح سطح نانوصفحات گرافن سولفونه با نانوذرات مغناطیسی اکسید آهن و اعمال میدان مغناطیسی، منجر به جهت یافتن این نانوصفحات شده است.

وی افزود:  نتایج آزمایش‌ها نشان داده که غشای حاوی نانو صفحات جهت دهی شده علاوه بر هدایت پروتونی بهتر، استحکام مکانیکی و حرارتی بهتری نیز نسبت به غشای تصادفی داشته‌اند.

این محقق خاطر نشان کرد: همانگونه که قبلاً ذکر شد، این غشاها کاربرد گسترده‌ای در صنعت پیل سوختی داشته و به همین دلیل در تمامی حوزه‌های مرتبط با تولید انرژی و الکتریسیته از قبیل برق شهری، صنعتی، صنایع نظامی و حمل و نقل و وسایل قابل حمل مانند تلفن همراه و لپ تاپ کاربرد دارند.

وی افزود: حضور نانوذرات اکسید آهن در ساختار این نانوغشاها عامل اصلی افزایش توان غشای ساخته شده است. این تحقیقات در مقیاس آزمایشگاهی صورت گرفته است.

حسین بیدقی- پژوهشگر پسا دکترای دانشگاه صنعتی امیرکبیر و دکتر مهران جوانبخت، عضو هیأت علمی این دانشگاه، در انجام این کار تحقیقاتی همکاری داشته‌اند. نتایج این پژوهش در مجله‌ Industrial & Engineering Chemistry Research (جلد ۵۴، شماره ۲۸، سال ۲۰۱۵، صفحات ۷۰۲۸ تا ۷۰۳۷) منتشر شده است.