چاپ

دکتر خديجه هوشياري مجري طرح با تاکيد بر اين که اين تحقيقات در راستاي توسعه غشاهاي پليمري دما بالا است، گفت: بر اين اساس مطالعات خود را در اين زمينه ازحدود 7 سال قبل شروع کرديم و اين تحقيقات در دوره دکتري نيز ادامه يافت.

وي با اشاره به نقش پيل‌هاي سوختي در تامين انرژي جهان، افزود: در قرن بيست و يکم نياز فوري به توليد انرژي با حفاظت محيط زيست است از اين رو پژوهش‌هاي گسترده‌اي در کسب فناوري‌هاي تبديل انرژي مانند پيل‌هاي سوختي صورت گرفت.

هوشياري که از ميان پيل‌هاي سوختي، نوع پليمري به علت عملکرد بهتر (توان توليد يبيشتروعمرکاري بالاتر) توانسته است به عنوان يک منبع توليد انرژي پاک نقش پررنگ‌تري را در کارهاي تحقيقاتي و صنعتي ايفا کند، يادآور شد: يکي از مشکلات فعلي پيل‌هاي سوختي بر پايه غشاهاي نفيون، کاهش شديد عملکرد آنها در دماي بالاي 80 درجه سانتي‌گراد است از اين رو توسعه غشاهايي با قابليت کاربرد در دماهاي بالا و در شرايط خشک امري ضروري در توسعه پيل‌هاي سوختي پليمري دما بالا بشمار مي رود.

مجري طرح، غشاي«پلي بنزايميدازول» دوپ شده با اسيد فسفريک را به دليل پايداري حرارتي بالا و مکانيسم رسانايي پروتوني خاص، را بهترين نوع غشاي پليمري دما بالا توصيف کرد و ادامه داد: در اين پروژه براي اولين بار در سطح ملي و بين المللي غشاهاي کامپوزيتي جديد جايگزين نفيون تجاري بر پايه پلي بنزايميدازول و مايعات يوني دي کاتيون تهيه شد.

وي هدف از اين تحقيقات را بومي سازي اين غشاها و کاهش هزينه‌ها ذکر کرد و ادامه داد: غشاهاي کامپوزيتي تهيه شده در اين پروژه، غشاهاي مبادله کننده پروتون با رسانايي پروتوني بالا، پايداري حرارتي وعملکرد پيل سوختي بالا است که در پيل‌هاي سوختي پليمري دما بالا به کار برده مي‌شود.

هوشياري با تاکيد بر اين که از غشاهاي کامپوزيتي تهيه شده در اين پروژه مي‌توان در صنعت خودرو سازي و توليد همزمان برق و حرارت به جاي موتورخانه‌هاي فعلي استفاده کرد، يادآور شد: توليد همزمان برق و حرارت، مي تواند علاوه بر افزايش بازده و کاهش مصرف سوخت، باعث کاهش انتشار گازهاي آلاينده و گلخانه‌اي شود. ساختمان‌هاي تجاري، دانشگاه‌ها، مجتمع‌هاي بيمارستاني و اماکن دولتي کانديداهاي مناسبي براي بهره گيري از سيستم‌هاي توليد همزمان برق و حرارت هستند.

وي به جنبه نوآوري اين طرح تحقيقاتي اشاره کرد و گفت: در اين پروژه تحقيقاتي از مايعات يوني دي کاتيون به عنوان افزودني جهت توسعه غشاهاي پليمري پايه پلي بنزايميدازول جهت کاربرد در پيل‌هاي سوختي پليمري دما بالا استفاده کرديم. در تحقيقات قبلي براي توسعه غشاهاي پليمري از مايعات يوني مونوکاتيون استفاده شده است.

به گفته اين محقق، مايعات يوني دي کاتيون به دليل دانسيته بار زياد نسبت به مايعات يوني مونوکاتيون منجر به افزايش مسيرهاي انتقال پروتون و حفظ بيشتر اسيد فسفريک در غشاي پلي بنزايميدازول مي‌شود. افزايش پايداري حرارتي غشاي پلي بنزايميدازول دوپ شده با اسيد فسفريک جهت کاربرد در دماهاي بالا از ديگر مزاياي مايعات يوني دي کاتيون است.

اين دانش آموخته دانشگاه صنعتي اميرکبير به جزئيات اين تحقيقات اشاره و اظهار کرد: در اين مطالعات ما از مايعات يوني دي کاتيون پايه کاتيون بيس متيل ايميدازوليوم استفاده کرديم و توانستيم در حضور ترکيبات مزوپور غشاهاي کامپوزيتي با عملکرد پيل سوختي بالا تهيه کنيم.

وي عملکرد پيل سوختي با استفاده از اين غشا را حدود540 ميلي وات برسانتي‌مترمربع در دماي 180 درجه سانتي‌گراد ذکر کرد و افزود: اين مقدار نسبت به تحقيقات انجام شده بسيار قابل توجه است و نشان دهنده پتانسيل بالاي اين غشاها جهت بومي سازي اين غشاها در کشور در راستاي توسعه تکنولوژي پيل سوختي در کشور است.

وي با تاکيد بر اين که در توليد اين غشا از نانو فناوري بهره برده شد، توضيح داد:. در اين پروژه از مزوپورهاي سيليکا که با گروه‌هاي فنيل سولفونيک اسيد عامل‌دار شده است، به منظور حفظ بيشتر مايعات يوني دي کاتيون در ساختار غشاهاي کامپوزيتي بر پايه پلي بنزايميدازول و افزايش عملکرد پيل سوختي اين غشاها استفاده شد. اين مزوپور داراي حفره‌هايي در اندازه 4 نانو متراست.

هوشياري، با بيان اين که مرحله آزمايشگاهي توليد اين غشاها با موفقيت به پايان رسيده و مرحله نيمه صنعتي کردن اين غشاها در مرحله اجرا است، ادامه داد: چشم انداز ما اين است که طي چند سال آينده با حمايت دولت و سازمان‌هاي مربوط، با توجه به پتانسيل بالاي نيروي علمي جوان در کشور و وجود دانش فني تهيه اين غشاها، بتوانيم اين غشاها را در مرحله صنعتي شدن پيش ببريم و گامي موثر در توسعه تکنولوژي پيل سوختي در کشوربرداريم.

هوشياري، با تاکيد بر ضرورت توسعه پيل‌هاي سوختي در کشور، يادآور شد: اين غشاها نسبت به غشاي نفيون تجاري داراي هزينه توليد کمتري است از اين رو لازم است به تاثيرصنعت پيل سوختي در اقتصاد کشور پرداخته شود.

مجري طرح ظهورتکنولوژي پيل سوختي را عامل تحول در صنعت انرژي جهان دانست و گفت: اين فناوري تأثيرات‌ عميقي بر اقتصاد وابسته به نفت کشور خواهد بود از اين رو سرمايه‌گذاري در فناوري پيل سوختي راه حل رفع معضل آلودگي هوا، کاهش مصرف سوخت، افزايش سطح تکنولوژي در کشور، ايجاد اشتغال و در نهايت حرکت جهش‌وار در جهت کاهش فاصله کشور از کشورهاي صنعتي و جذب نيروهاي متخصص داخل و خارج از کشور است.

وي استفاده از نانو فناوري دراين غشاها را موجب افرايش طول عمر پيل سوختي دانست و اضافه کرد: نتايج اين تحقيقات به صورت مقالات علمي در مجلات بين المللي ElectrochimicaActa و International Journal of Hydrogen Energy به چاپ رسيده و همچينن يک ثبت اختراع داخلي چاپ شده و يک ثبت اختراع بين المللي (US Patent) نيز در مرحله داوري است.

اين تحقيقات در قالب پايان‌نامه دکتري خديجه هوشياري دانش آموخته گرايش شيمي کاربردي با عنوان «تهيه و بررسي غشا الکتروليت پليمري دما بالا بر پايه پلي بنزايميدازول و مايعات يوني جهت کاربرد در پيل‌هاي سوختي» اجرايي شده است. نتايج اين تحقيقات با راهنمايي دکترمهران جوانبخت از اعضاي هيات علمي دانشگاه صنعتي اميرکبير و دکتر مينا اديبي از پژوهشگاه صنعت نفت بدست آمد