شماره راهنما :
1734 دكتري
پديد آورنده :
فيروز، كورش
عنوان :
سنتز و شناسايي غشا هاي پليمري تبادل كننده يون هيدروكسيد جهت استفاده در پيل سوختي حاوي غشاي مبادله كننده آنيون
محل تحصيل :
اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان
صفحه شمار :
نوزده، 150ص. : مصور، جدول، نمودار
استاد راهنما :
امير عبدالملكي
توصيفگر ها :
غشا تبادل كننده آنيون , پلي(بنزايميدازول-ايميد) , اتصالات عرضي , واكنش مانيخ , چارچوب آلي كووالانسي
استاد داور :
عليرضا نجفي، محمد ديناري، غلامعلي كوهمره
تاريخ ورود اطلاعات :
1400/03/01
تاريخ ويرايش اطلاعات :
1400/03/05
چكيده فارسي :
چكيده سه غشا حاوي گروه هاي كاتيوني مختلف و متنوع براي استفاده در پيل سوختي حاوي غشاي مبادله كننده آنيون آماده شد همه غشاها هدايت يوني بااليي در دماي 08 درجه سانتيگراد نشان دادند در محدوده 38 تا 711 ميليزيمنس بر سانتيمتر عالوه بر هدايت يون هيدروكسيد پايداري شيميايي و خواص مكانيكي غشاها با تغيير درجه اتصاالت عرضي تنظيم شد غشاي 3 Q Poly به عنوان بهترين غشا هدايت يون هيدروكسيد حدود 301 ميليزيمنس بر سانتيمتر و پيك چگالي قدرت حدود 98 ميليوات بر سانتيمتر مربع نشان داد مورفولوژي متخلخل اين غشا منجر به جذب آب حدود 19 درصد شد با اين وجود نسبت تورم اين غشا پايين است 81 درصد كه دليل اين امر اتصاالت عرضي زياد در بافت پليمر ميباشد با وجود جذب آب باال استحكام كششي 93 04 درصد و استحكام فشاري 52 15 مگاپاسكال عالي براي غشاي Q 3 Poly به دست آمد همچنين غشاي 3 Q Poly بعد از گذشت 41 روز كاركرد در محلول 2موالر سود در دماي 08 درجه سانتيگراد كاهش هدايت يوني كمتر از 7 درصد را نشان داده و اين غشا از پايداري قليايي خوبي برخودار است دو غشاي تبادل آنيوني با كاتيون هاي مختلف بر پايه پلي بنزيميدازول ايميد تهيه شد با توجه به زنجيره اصلي مشابه براي هر دو غشا عملكرد كاتيونهاي ايميدازوليوم در 1 Q PBII و نمك چهارتايي آمونيوم در 2 Q PBII با پارامترهاي مختلف از جمله هدايت آنيون پايداري شيميايي عملكرد سل و خواص مكانيكي مورد مقايسه قرار گرفت 1 Q PBII سفتي بيشتري نشان ميدهد در هر دو حالت خشك و مرطوب درحاليكه 2 Q PBII از استحكام كششي بيشتر و انعطافپذيري بهتري در هر دو حالت خشك و مرطوب برخوردار است با وجود مقادير تقريبا مشابه IEC براي هر دو غشا 2 Q PBII جذب آب بيشتر 17 و هدايت آنيون باالتري را در دماي 08 درجه سانتيگراد 96 ميليمتر مكعب در مترمربع نسبت به 1 Q PBII از خود نشان ميدهد همچنين غشاي 2 Q PBII در تك سل كارايي بهتري دانسيته قدرت 64 ميليوات بر سانتيمتر مربع در دانسيته جريان 441 ميليآمپر بر سانتيمتر مربع نسبت به 1 Q PBII نشان ميدهد بررسي پايداري قليايي در مدت زمان طوالني نشان داد كه غشاي 1 Q PBII نسبت به غشاي 2 Q PBII پايداري باالتري در محلول 2 موالر سود در دماي 08 درجه سانتيگراد دارد و 1 QPBII بعد از گذشت 11 روز كمتر از 5 درصد و غشاي 2 Q PBII حدود 82 درصد كاهش نشان داد سه مونومر بيس فنول PyBP DMBP و MCyBP به راحتي با واكنش مانيخ از بيسفنول A و فرمالدهيد با يكي از آمينهاي آمين مربوطه ديمتيل آمين پيروليدين و متيل سيكلوهگزيل آمين ساخته شد كوپليمرهاي جديد 04 PE Py 40 PE DM و 04 PE MCy از طريق پليمر شدن تراكمي از 06 درصد بيسفنول A و 04 درصد بيسفنول اصالح شده مربوطه PyBP DMBP و MCyBP با تركيب ديفلئور جديد سنتز شده BFPy ساخته شد جذب آب نسبت تورم خواص مكانيكي هدايت يوني و پايداري شيميايي فرم نمك چهارتايي كوپليمرهاي سنتز شده QPE Py 40 OH QPE DM 40 OH و QPE MCy 40 OH اندازهگيري شد هدايت يون هيدروكسيد غشاهاي QPE QPE Py 40 OH DM 40 OH و QPE MCy 40 OH به ترتيب 101 69 و 98 ميليزيمنس بر سانتيمتر به دست آمد همچنين جهت بررسي پايداري شيميايي اين غشاها هدايت يوني آنها در محلول 2 موالر سود در دماي 08 درجه سانتيگراد در مدت زمان 084 ساعت اندازهگيري شد غشاي QPE MCy 40 OH كه داراي گروه آميني حجيم حاوي حلقه سيكلوهگزان ميباشد پايداري شيميايي بسيار خوبي از خود نشان داد و بعد از گذشت 02 روز كمتر از 7 درصد كاهش هدايت يوني داشت حذف هافمن به ندرت در حلقه سيكلوهگزان اتفاق ميافتد زيرا گروههاي حجيم مانع از قرار گرفتن دو گروه ترك كننده هيدروژن بتا و نيتروژن در موقعيت آنتي ميشوند و اين عامل باعث پايداري شيميايي بهتر غشاي QPE MCy 40 OH نسبت به دو غشاي ديگر ميشود در اين مطالعه در ابتدا چهارچوب آلي كوواالنسي متخلخل بر پايه پليايميد حاوي حلقه پيريدينيوم QPI COF سنتز شد از ساختار QPI COF كه داراي حفرههاي منظم ميباشد جهت ايجاد نانوكانال در بافت غشا استفاده گرديد تا سرعت انتقال يون هيدروكسيد را بهبود دهد غشاهاي Q PVB CO PVBPi OH و Q COF PVB CO PVBPi OH غشاهاي بدون QPI COF و غشاي حاوي QPI COF با استفاده از پليمر شدن افزايشي از وينيل بنزيل كلريد وينيل بنزن و ديوينيل بنزن با استفاده از آغازگر AIBN تهيه شد باالترين مقدار هدايت يون هيدروكسيد غشاهاي Q PVB CO PVBPi OH و Q COF PVB CO PVBPi OH به ترتيب 57 و 721 ميليزيمنس بر سانتيمتر در دماي 08 درجه سانتيگراد و محلول 2 موالر سود به دست آمد براي تك سل حاوي غشاي Q COF PVB CO PVBPi OH حداكثر چگالي توان 261 ميليوات بر سانتيمتر مربع در دانسيته جريان 215 ميليآمپر بر سانتيمتر مربع به دست آمد كلمات كليدي غشا تبادل كننده آنيون پلي بنزايميدازول ايميد اتصاالت عرضي واكنش مان
چكيده انگليسي :
AbstractThree membranes containing different cations with various basicity are prepared for anionexchange application All membranes show high anion conductivity at 80 C in the range of83 117 mS cm 1 Besides OH conductivity chemical stability and mechanical properties ofmembranes are tuned by changing the degree of crosslinking The Q Poly 3 as the best optimized membrane shows OH conductivity equal to 103 mS cm 1 and maximum powerdensity equal to 89 mW cm 2 Porous morphology of this membrane lead to water uptake valueequal 91 but exhibits a relatively low swelling ratio 18 due to the presence ofcrosslinking Despite the high water uptake value excellent tensile strain 40 39 and tensilestrength 51 25 MPa were obtained for Q Poly 3 Also after 14 days Q Poly 3 display goodchemical alkaline stability and anion conductivity reduced less than 7 The fuel crossoverfor Q Poly 3 obtain about 10 of Nafion crossover and confirm the good performance of thismembrane Two anion exchange membranes with different cations are prepared based onpoly benzimidazole imide Regarding a similar main chain for both membranes theperformance of imidazolium cations in Q PBII 1 and quaternary ammonium salts in Q PBII 2is compared by various parameters including anion conductivity chemical stability cellperformance and mechanical properties Q PBII 1 exhibits higher stiffness in both dry andwet form while Q PBII 2 show higher elongation and better flexibility in both dry and wetform Despite approximately similar IEC values for both membranes Q PBII 2 exhibits higherwater uptake 71 and anion conductivity at 80 C 69 mS cm 1 than Q PBII 1 Also Q PBII2 shows better single cell performance 46 mW cm 2 at a current density of 143 8 mA cm 2 Investigation of long time stability reveals that Q PBII 1 is more stable than Q PBII 2 TheQ PBII 1 shows less than 5 weight loss after 11 days while this value for Q PBII 2 is about28 after 11 days in 2M NaOH Three new bisphenol monomer DMBP PyBP and MCyBP were easily synthesized bymannich reaction of bisphenol A and formaldehyde with one of dimethyl amine pyrrolidine and methyl cyclohexylamine Then the novel copolymers PE DM 40 PE Py 40 and PE MCy 40 were prepared by condensation polymerization of 60 bisphenol A and 40 relevantmodified bisphenol DMBP PyBP and MCyBP respectively with the newly synthesized bisfluoro compound BFPy The water uptake swelling ratio mechanical properties anionconductivity and chemical stability of quaternary salt form of copolymers QPE DM 40 OH
استاد راهنما :
امير عبدالملكي
استاد داور :
عليرضا نجفي، محمد ديناري، غلامعلي كوهمره
