رفتار فازی و برهمکنش بین رنگ دی آزو آنیونی و مواد فعال سطحی کاتیونی ، آنیونی، غیر یونی و دوقلو کاتیونی با روش های کشش سطحی، هدایت سنجی، pfg-nmr و اسپکتروفتومتری مرئی-فرابنفش بررسی شد. با استفاده از نظریه محلول با قاعده ژارامتر برهمکنش و ترکیب میسل مخلوط محاسبه شد. اثر طول زنجیر، سر قطبی و دوقلو شدن در تجمع های بین رنگ و مواد فعال سطحی بررسی شد.

این پایان نامه به طور کلی به دو بخش عمده تقسیم می شود: در بخش اول خواص سطح و تشکیل میسل مواد فعال دو قلو خالص آلکاندیل- آلفا، اُمگا- بیس(آلکیل تری متیل آمونیم برمید) که با نماد m-n-m (m=12,14 n=2,4 نمایش داده می شوند مورد بررسی قرار گرفته است. در این بخش بررسی اثر طول زنجیر در گروه آبگریز و گروه فضاگیر و همچنین اثر دما بر غلظت بحرانی سطح (cmc)، غلظت اضافه سطحی(ᴦ max ) و حداقل مساحت سطح اشغال شده توسط مولکولهای ماده فعال سطحی(amin) در محدوده دمایی k 323-298 با کمک دادهای کشش سطحی صورت گرفت. روند تغییرات cmc با دما u-شکل است. افزایش دما افزایش را در پی دارد. سهم های مختلف انرژی آزاد که در تشکیل میسل مشارکت دارند، از طریق مدل ترمودینامیک مولکولی(ناگاراجان) بررسی گردید. تغییرات انرژی آزاد تشکیل میسل ، با دما هم خوانی باروند تغییرات cmcدارد. از طریق پارامتر انباشتگی، شکل تجمعی میسلهای خالص مواد فعال در سطح دو قلو پیش بینی شد که با نتایج تجربی تطابق دارد. ویژگی های ترمودینامیکی نظیر δhmic، δgmic و δsmic در محدوده دمایی k 318-298 با کمک دادهای کشش سطحی و هدایت سنجی مورد ارزیابی قرار گرفتند. پدیده جبران آنتالپی-آنتروپی در این گونه مواد فعال در سطح دو قلو مشاهده گردید. دمای جبران tc ،در این گروه از مواد فعال در سطح دو قلو تقریبا یکسان میباشد. ترتیب پایداری میسل با توجه به δhm* ، به صورت 14-2-14 >14-4-14>12-2-12>12-4-12 است. در بخش دوم مخلوط مواد فعال در سطح دو قلو کاتیونی با ماده فعال در سطح غیریونی triton x-100 با استفاده از نظریه محلول با قاعده (rst) و مدل رابینگ و کاربرد پارامتر برهمکنش، ترکیب میسل و تک لایه مخلوط بررسی شد. با توجه به نقص مدل رابینگ در توصیف رفتار مخلوط مواد فعال در سطح از جمله، انرژی مازاد آزاد با توجه به نقص مدل رابینگ در توصیف رفتار مخلوط مواد فعال در سطح از جمله، انرژی مازاد آزاد و ضرایب فعالیت، در این پروژه مدل سه پارامتری غریبی و همکاران در بررسی سیستم مخلوط به کار گرفته شد. این مدل با استفاده از معادلات وان لار و مدل غیر تصادفی بودن تشکیل میسل مخلوط ارائه شده است. این معادله شامل سه پارامتر برهمکنش β ، اندازه ρ، و انباشتگی p* می باشد. نتایج نشان دادند که افزایش دما، افزایش طول زنجیر و افزایش طول فضاگیر، افزایش برهمکنشهای مخلوط مواد فعال در سطح را در پی دارد. جهت بررسی پایداری میسلهای مخلوط ازمدل مائدا، جدایی فاز و ترمودینامیک مولکولی( مدل ناگاراجان) استفاده شده است.

در رساله حاضر ، نخست الکتروکاتالیست های پلاتین روی مخلوط ولکان و پلی آنیلین دوپه شده با تری فلورومتان سولفونیک اسید احیاء شده است، سپس با استفاده از تکنیک ولتامتری چرخه ای مساحت سطح فعال الکتروشیمیایی الکتروکاتالیست ها اندازه گیری شده است. همچنین از تکنیک پراش اشعه ایکس برای اندازه گیری مساحت سطح هندسی الکتروکاتالیست ها (از روی متوسط اندازه نانوذرات) و نیز برای اطمینان از تشکیل پلاتین فلزی بر روی بستر ولکان استفاده شده است. علاوه بر این از تکنیک های ولتامتری با روبش خطی پتانسیل، کرنو آمپرومتری و طیف سنجی امپدانس برای ارزیابی الکتروکاتالیست سنتز شده در محیط متانولی نیز مورد استفاده قرار گرفته است. همچنین از تکنیک icp برای اندازه گیری درصد پلاتینه شدن استفاده شده است. نتایج الکتروشیمیایی نشان می دهد که الکترودهای ساخته شده با الکتروکاتالیست سنتز شده بر بستر پلی آنیلین و ولکان در مقایسه با pt/c استاندارد ومخلوط pt/c استاندارد با پلی آنیلین کارایی بهتری را دارند. همچنین از تکنیک میکروسکوپ الکترونی برای بررسی مورفولوژی سطح الکترودها استفاده شده است. در قسمت دوم بررسی اثر ضخامت پلی آنیلین دوپه شده بر بستر ورقه کربنی مورد مطالعه قرار گرفته است و سپس به روش الکتروشیمیایی پلاتین بر روی پلی آنیلین احیاء شده است. و از تمام تکنیکهای کار اول در این کار هم استفاده شده است و نتایج نشان می دهد که با افزایش ضخامت پلی آنیلین کارآئی الکترودها افزایش پیدا می کند و همچنین انرژی اکتیواسیون اکسایش متانول بر روی الکترود حاوی ضخامت بالای پلی آنیلین کمتر می شود .

برهمکنش ما بین یک رنگ آنیونی الکتروفعال، تارترازین، و مواد فعال در سطح کاتیونی، تتراد?سیل تری متیل ان، ان- دی تترادسیل- ان، ان، ان، ان- تترامتیل- ان، ان- بوتان دی ایل- دی ،(ttab) آمونیوم برومایدآمونیوم دی بروماید ( 14،4،14 ) و ان، ان- دی دودسیل- ان، ان، ان، ان- تترامتیل- ان، ان- بوتان دی ایل- دی آمونیوم دی بروماید ( 12,4,12 )، توسط روش های هدایت سنجی، تنسیومتری، طیف سنجی ماوراءبنفش/ مرئی،سنجش پتانسیل زتا، پراش نوری دینامیک، میکروسکوپی الکترونی عبوری، ولتامتری چرخه ای و پتانسیل مدار باز بررسی گردید. تشکیل زوج یون های تارترازین- ماده فعال در سطح و اشباع شدن همزمان سطح محلول توسط آنها مشاهده گردیده و نسبت استوکیومتری اجزاء در ترکیب این زوج یون ها نیز توسط روش تغییرات پیوسته (روش جاب) تعیین شد. بررسی رفتار تجمعی زوج یون ها نشان داد که با اشباع شدن سطح محلول دارند. j توسط زوج یون های مواد فعال در سطح دوقلو، این گونه ها تمایل به تشکیل تجمعات نامحلولی از نوع همچنین، با افزایش غلظت مواد فعال در سطح، تشکیل میسل های غنی از تارترازین و سپس تبدیل آنها به میسل های خالص کروی برای تمامی مواد فعال در سطح مشاهده گردید. نوع، اندازه و شکل تمامی تجمعات تعیین گردیده و وقوع یک تغییر فاز میسلی از میسل های کروی خالص به میسل های استوانه ای نیز برای مواد فعال در سطح دوقلو تأیید شد. استفاده از روش ولتامتری چرخه ای در شناسایی تشکیل و تجمع گونه های موجود در محلول نشان داد که، این روش کارایی لازم در بررسی برهمکنش های رنگ- ماده فعال در سطح راداراست. بررسی پتانسیل خوردگی فولاد نرم در محلول تارتازین/ مواد فعال در سطح دوقلو معلوم نمود که، زوج یون های این مواد فعال در سطح در مقایسه با خود این مواد دارای خاصیت بازدارندگی خوردگی بهتری هستند و بررسی پارامترهای خوردگی فلزات در درون سیستم های رنگ/ مواد فعال در سطح می تواند روشی جدید برای شناسایی تشکیلِ برخی از گونه ها و تجمعات رنگ/ ماده فعال در سطح در درون محلول باشد.

در تحقیق حاضر، الکتروکاتالیست های پلاتین روی بستر ولکان در سیستم های دوفازی که آب با حلال های آلی کلروفرم، 1و2-دی کلرواتان، مخلوط حلال های سیکلوهگزان و کلروفرم (با ثابت های دی الکتریک 37/9 و 94/13)، سیکلوهگزان و نیتروبنزن تشکیل می دهد، سنتز شدند. از روش ولتامتری چرخه ای برای اندازه-گیری مساحت سطح فعال الکتروشیمیایی الکتروکاتالیست ها استفاده شد. برای اندازه گیری مساحت سطح هندسی الکتروکاتالیست ها (از روی متوسط اندازه نانوذرات) و نیز برای اطمینان از احیاء پلاتین بر روی بستر ولکان، روش پراش اشعه ایکس به کار گرفته شد. بر اساس نتایج به دست آمده از این دو روش، فاکتور زبری الکتروکاتالیست های مختلف محاسبه شدند. در ادامه روش های ولتامتری با روبش خطی پتانسیل، کرنو آمپرومتری و طیف سنجی امپدانس برای ارزیابی الکتروکاتالیست های سنتز شده در سیستم های دوفازی مختلف مورد استفاده قرار گرفت. تکنیک ولتامتری با روبش خطی پتانسیل برای محاسبه ی پارامترهای سینتیکی شیب تافلی و دانسیته ی جریان تبادل به کار گرفته شد. بر اساس تکنیک کرنوآمپرومتری و با بهره-گیری از رابطه ی کاترل، ضریب نفوذ اکسیژن در الکترودهای ساخته شده محاسبه گردید. با رسم نمودار نایکوئیست، مقاومت پلاریزاسیون واکنش احیاء اکسیژن به دست آمد. همچنین تکنیک icp برای اندازه گیری درصد پلاتین در ولکان به کار گرفته شد. نتایج الکتروشیمیایی نشان دادند که الکترودهای ساخته شده با الکتروکاتالیست های سنتز شده در سیستم دوفازی آب/نیتروبنزن بهترین کارایی را دارند. همچنین از تکنیک میکروسکوپ الکترونی برای بررسی مورفولوژی سطح الکترودها استفاده شد. نتایج میکروسکوپ الکترونی نیز نشان دادند که الکترودهای ساخته شده با الکتروکاتالیست سنتز شده درسیستم دوفازی آب/نیتروبنزن دارای مورفولوژی بهتری هستند؛ یعنی این الکترودها تخلخل بهتری نسبت به سایر الکترودهای ساخته شده دارند. کلمات کلیدی: الکتروکاتالیست، پیل سوختی، الکترود گازی نفوذی، سیستم های دوفازی، لایه ی دوگانه ی الکتریکی، نانوذرات پلاتین.

در این پایان نامه، برای ساخت نانوآنزیم مصنوعی شبه پراکسیدازی با کارآیی بالا، مبنای قاعده الگوبرداری طبیعی به کار برده شده است. یکی از این نانوآنزیم های مصنوعی، آنزیم چهار ترکیبه هیم- ایمیدازول قرار گرفته در ترکیب سوپر ملکول sds و ماده فعال سطحی دو قلو 12-2-12 می باشد. حضور مخلوط مواد فعال سطحی ساده (sds و ماده فعال سطحی دو قلو 12-2-12 با یک غلظت معین)، یک پوشش آبگریز آپو پروتئین-گونه برای کمپلکس هیم- ایمیدازول فراهم می کند که این جایگاه فعال پراکسیداز در یک کلوئید با بار سطح مثبت و منفی قرار می گیرد. ساختار وسیکلی ایجاد شده از مخلوط مواد فعال سطحی ، که کمپلکس هیم- ایمیدازول را پایدار می کند، یک نانو مولتی آنزیم تشکیل می دهد که پارامتر های فعالیت آنزیمی آن نشانگر آن است که این نانو آنزیم 27% آنزیم طبیعی پراکسیداز تربچه (hrp) کارآیی دارد. گونه ایمیدازول که از نظر عملکردی شبیه به لیگاند هیستیدین در آنزیم طبیعی hrp عمل می کند، فعالیت و کارآیی آنزیم مصنوعی را بالا می برد. این نانو بیوکاتالیست حتی در غلظت های بالای هیدروژن پراکسید از خود خاصیت غیر فعال شدن انتحاری نشان نمی دهد که این حالت بیانگر آن است که پوشش آبگریز وسیکلی، از جایگاه فعال به طور موثر محافظت می کند و غلظت هیدروژن پراکسید به سوی گونه هیم را کنترل می کند تا جایگاه فعال بتواند سرعت بالای آنزیمی خود را حفظ نماید. نانوآنزیم مصنوعی شبه پراکسیدازی جدید دیگری بر مبنای قاعده الگوبرداری طبیعی با استفاده از پروتئین طراحی شد که شامل چهار ترکیب، هیم ـ ایمیدازول-پروتئین ?-کازئین- sds می باشد که نام این آنزیم مصنوعی را کازئوپراکسیداز نام گذاری نموده ایم که دارای بهره کاتالیتیکی بالا حدود 5/24% آنزیم طبیعی hrp می باشد. نانوکازئوپراکسیداز، از پراکسیداز طبیعی که جایگاه فعال در درون محیط آبگریز پروتئینی محافظت می شود الگوبرداری شده است. با شبیه سازی همولوژی مدلینگ و داک، پروتئین ?-کازئین شیر شتر به عنوان آپوپروتئین مناسب برای قرار گرفتن یک هیم بعنوان جایگاه فعال تشخیص داده شد و همین نتیجه از طریق اندازه گیری های تجربی پیوند شدن تایید شد. همچنین اندازه گیری فعالیت های بیوکاتالیست های مشابه، گواه برآن است که ساختار بهینه کازئوپراکسیداز در راستای الگوبرداری بر مبنای پراکسیداز طبیعی بوده است، به این معنا که می توان از روی فعالیت، ساختار مناسب را بدست آورد.

با استفاده از روش پراکندگی تک مرحله ای همزمان نانو ذرات پلاتین به خوبی بر روی پایه ی کربنی ته نشست می شوند. در مخلوطی شامل ولکان و نانولوله های کربنی چند دیواره ، هگزا کلرو پلاتینیک اسید، اتیلن گلیکول، 4،4-دی پریدین و دی متیل فرمامید(dmf)، نانو ذرات پلاتین به طور هم زمان تولید و بر روی پایه ی کربنی بارگذاری می شوند. ارزیابی عملکرد الکتروشیمیایی الکترودها بر مبنای کارایی آن ها در واکنش احیای اکسیژن می باشد. این ارزیابی در یک سیستم سه الکترودی پیل سوختی با استفاده از تکنیک های ولتامتری چرخه ای، منحنی های پلاریزاسیون، امپدانس الکتروشیمیایی، کرونوآمپرومتری صورت می گیرد و همچنین برای بررسی ساختار و فعالیت آن ها از تصاویر میکروسکوپ الکترونی، طیف پراش اشعه ایکس ( xrd ) و icp استفاده می شود. در ابتدا مدت زمان تابش امواج ما فوق صوت برای پخش ولکان در مخلوط dmf و 4،4- دی پریدین تغییر داده می شود؛ الکترود گازی نفوذی بهترین کارایی خود را در شرایط بارگذاری mg pt.cm-2 5/0و مدت زمان 20 دقیقه نشان می دهد. در قسمت بعدی با توجه به بهترین مدت زمان تابش امواج ما فوق صوت، از مخلوط ولکان و نانولوله های کربنی چند دیواره به عنوان بستر پلاتین استفاده می شود. الکترود گازی نفوذی بهترین کارایی خود را در شرایط بارگذاری mg pt.cm-2 5/0 و بستر کربنی مخلوط 25 درصد نانولوله های کربنی نشان می دهد. در انتها به بررسی اثر کاهش ضخامت لایه ی کاتالیست با تولید پودر الکتروکاتالیست 30 و 40 درصد پلاتین پرداخته می شود؛ مدت زمان تابش امواج ما فوق صوت همان 20 دقیقه در نظر گرفته می شود. الکترود گازی نفوذی بهترین کارایی خود را در شرایط بارگذاری mg pt.cm-2 5/0 و پودر کاتالیست 30 درصد پلاتین نشان می دهد.

در این تحقیق اثر پلی آنیلین به عنوان هدایت کننده یونی و الکترونی در کنار نفیون که یک هدایت کننده یونی است در لایه کاتالیست پلاتینی الکترودهای گازی نفوذی درسامانه واقعی پیل سوختی مورد بررسی قرار گرفت.نتایج بدست آمده انشان می دهد حضور پلی آنیلین در لایه کاتالیست در کنار نفیون منجر به کاهش مقاومت انتقال پروتون و همچنین بهبود مدیریت آب در مجموعه الکترود غشا می شود. در بخشی دیگر از کار به بررسی عملکرد کاتالیست پلاتین مبتنی بر پایه کربنی گرافن پرداخته شد.برای بررسی ساختار و اندازه ی ذرات و همچنین بررسی های کمی از تصاویر میکروسکوپ الکترونی و icp استفاده می شود. همچنین ارزیابی عملکرد این الکتروکاتالیست ها در یک سیستم سه الکترودی و با به کارگیری روش های ولتامتری چرخه ای،منحنی های پلاریزاسیون، امپدانس الکتروشیمیایی و کرونوآمپرومتری در محیط اسیدسولفوریک انجام شد. همچنین به منظور سنجش عملکرد پایه کربنی در مدیریت آب مجموعه الکترود غشا مبتی بر کاتالیستهای تهیه شده ساخته و در سیستم پیل سوختی واقعی مورد بررسی قرار گرفت. نتایج بدست آمده بیانگر بهبود فعالیت کاتالیستهای با پایه گرافنی نسبت به نمونه کاتالیست تجاری پلاتین با پایه کربن بلک است.همچنین بررسی های فیزیکی انجام شده بیان می کند که خواص فیزیکی گرافن به روش تهیه آن بستگی دارد. در قسمت دیگری کاتالیستهای آلیاژی پلاتین- کبالت بر پایه های کامپوزیتی کربن تهیه شد و مورد بررسی های فیزیکی و الکتروشیمیایی قرار گرفت. نتایج حاصل بیانگر عملکرد بهتر کاتالیستهای آلیاژی پلاتین –کبالت با پایه کامپوزیتی گرافن-کربن نانوتیوب نسبت سایر کاتالیستهای تهیه شده و نمونه کاتالیست تجاری پلاتین با پایه کربن بلک می باشد. کلمات کلیدی: پیل سوختی پلیمری، مجموعه الکترود و غشا، سیستم سه الکترودی، نانو ذرات پلاتین، گرافن

در این رساله شبیه سازی مواد فعال سطحی دوقلوی متقارن یونی به صورت خالص و مخلوط با مواد فعال سطحی معمولی، نمودار فازی مواد فعال سطحی دوقلو، مخلوط مواد فعال سطحی در حضور آلاینده ها به روش مونت کارلو انجام شده است. در سیستم مواد فعال سطحی دوقلوی خالص اثر اندازه طول دم و جداکننده بر مقادیر cmc و عدد تجمع این نوع مواد فعال سطحی بررسی شده اند. افزایش اندازه طول دم منجر به کاهش مقدار cmc و افزایش عدد تجمع میسلی شده است. در حالیکه افزایش طول جداکننده منجر به افزایش cmc تا 6 m= و سپس کاهش آن شده است. عدد تجمع نیز با افزایش طول جداکننده یک مینمم نشان داده است. در سیستم مخلوط مواد فعال سطحی دوقلوی یونی و معمولی غیر یونی، پارامترهای cmcm ، عدد تجمع کل، پارامتر برهمکنش ? ، ضرایب فعالیت و انرژی آزاد مازاد میسلی بر حسب کسر ماده فعال سطحی دوقلوی یونی در مخلوط محاسبه شدند. حضور مینیمم در cmc مخلوط بیانگر پدیده سینرژیسم در این سیستم مخلوط است. عدد تجمع به طور یکنواخت از عدد تجمع ماده فعال سطحی غیر یونی به عدد تجمع ماده فعال سطحی دوقلوی یونی کاهش می یابد. روند تغییرات پارامتربرهمکنش و همچنین انرژی آزاد مازاد میسلی با نسبت ماده فعال سطحی یونی در مخلوط نشان میدهد که مقدار کم ماده فعال سطحی دوقلوی یونی در میسل مخلوط مطلوب است، افزایش این مقدار منجر به افزایش دافعه الکتروستاتیک بین گروههای سر و در نتیجه ناپایداری میسل مخلوط می شود. نظریه محلول با قاعده نتوانست رفتار ضرایب فعالیت و انرژی آزاد مازاد میسلی این سیستم را توجیه نماید. بنابراین از مدل سه پارامتری نظریه محلول با قاعده استفاده نمودیم. این مدل دو اثری را که نظریه محلول با قاعده در نظر نگرفته بود را مورد توجه قرار داده است: غیرتصادفی بودن پدیده تشکیل میسل مخلوط و در نظر گرفتن اندازه گروههای سر. نتایج نشان داده اند که این مدل به خوبی می تواند رفتار سیستم های مخلوط مواد فعال سطحی دوقلوی یونی و معمولی غیر یونی را توجیه نماید. پارامترهای ترمودینامیکی و نمودار فازی مواد فعال سطحی دوقلو با جداکننده آبدوستی براساس نظریه تقریب شبه شیمیایی نیز مطالعه شده اند. افزایش طول دم ماده فعال سطحی و به تبع آن افزایش ماهیت آبگریزی، پدیده اختلاط ماده فعال سطحی با حلال را نامطلوب و برعکس افزایش تعداد سیگمنت های جداکننده آبدوستی این فرایند را مطلوب می سازد. همچنین در این رساله، ظرفیت انحلال مواد فعال سطحی h4t4 و h4t4 -a4b4 با برهمکنش های جاذبه و دافعه سر-سر آلاینده های c4 ، c3 و c2 با انجام شبیه سازی مونت کارلو بررسی شده است. کمیت ظرفیت انحلال برحسب msr و lnkc تعیین شده است. به طور کلی، اثر مواد فعال سطحی انحلال آلاینده ها به صورت c4> c3> c2 است.در سیستم های دوتایی شامل مواد فعال سطحی h4t4 -a4b4 با برهمکنش جاذبه سر-سر، ظرفیت انحلال با افزودن a4b4 افزایش می یابد. اثر اختلاط مواد فعال سطحی برای آلاینده c2 بزرگتر از c3 است. برای سیستم هایی با برهمکنش جاذبه و دافعه بین گروههای سر، ظرفیت انحلال با افزایش ماهیت آبگریزیسیته آلاینده ها افزایش می یابد. نتایج این تحقیق بینشی در مورد کاربرد نظریه محلول با قاعده رابینگ (rst) جهت ارزیابی ظرفیت انحلال سیستم های مواد فعال سطحی دوتایی ارائه می دهد. با مدل rst، پارامتر برهمکنش تجربی (b) سیستم مواد فعال سطحی دوتایی با برازش مجموع کمترین مربعات گزارش شده است. تحلیل ها نتایج قابل قبولی را نشان می دهد و اطلاعات جامعی را برای یک انتخاب مناسب مخلوط مواد فعال سطحی در فرایند ser محلول آلاینده ها ارائه می دهد.

در این رساله، سنتز الکتروکاتالیست های آلیاژی مبنا پالادیمی بر پایه کربن ولکان و کربن نانوتیوب های چند دیواره گزارش و از این دسته از مواد به عنوان الکتروکاتالیست های کاتدی در پیل های سوختی متانولی مستقیم ایستا استفاده شده است. آنالیز xrd این الکتروکاتالیست ها نشان داده که، این مواد دارای ساختار fcc و تک فازی از پالادیم(pd) می باشند. کارآیی این الکترودها برای واکنش احیای اکسیژن به وسیله روش های ولتامتری چرخه ای(cv) ، ولتامتری با روبش خطی(lsv) ، طیف سنجی امپدانس الکتروشیمیایی(eis) ، کرونو آمپرومتری(ca) ، پلاسمای زوج شده القایی(icp) ، روش طیف سنجی پراش اشعه ایکس (xrd)، میکروسکوپ روبش الکترونی(sem-edx) و میکروسکوپ انتقال الکترونی (tem) مورد بررسی قرار گرفته است. در مقایسه با الکتروکاتالیست pd، الکتروکاتالیست های آلیاژی دو فلزی با نسبت های اتمی مختلف پالادیم به کبالت، فعالیت جرمی و فعایت ویژه بالاتری(حدود 1/2 - 5/6) برای واکنش احیای اکسیژن نشان داده اند. این افزایش برای الکتروکاتالیست های مبنا پالادیمی با تغییر در پارامتر شبکه و ترکیب سطحی pdxco در ارتباط می باشد. همچنین، از پایه کربنی دوتایی برای ساخت مجموعه غشا الکترود(mea) در پیل های سوختی متانولی مستقیم ایستا(pdmfc) و بررسی جزییات الکتروشیمیایی آن ها استفاده شده است. خواص الکتروکاتالیتیکی برای واکنش احیای اکسیژن به وسیله منحنی های پلاریزاسیون و طیف سنجی امپدانس الکتروشیمیایی در pdmfc مورد ارزیابی قرار گرفته است. پیلی که در آن از نسبت 25:75 کربن نانو تیوب چند دیواره به کربن ولکان به عنوان پایه دوتایی استفاده شده است، 50 درصد افزایش کارآیی را نسبت به پیلی که در آن از کربن نانو تیوب چند دیواره به عنوان پایه یک تایی استفاده شده را نشان داده است. نتایج حاصل از پارامترهای سینتیکی نشان می دهد که، وارد شدن کربن نانو تیوب چند دیواره به عنوان پایه دوم منجر به افزایش سطح قابل دسترس، هدایت الکتریکی خوب و سینتیک سریع واکنش احیای اکسیژن می شود. تغییرات سطح الکتروکاتالیست های آلیاژی مبنا پالادیمی با تغییر تعداد سیکل ها با استفاده از تست پایداری تسریع شده مورد ارزیابی قرار گرفته و نتایج به دست آمده از تست پایداری تسریع شده با افزایش کارآیی این الکتروکاتالیست های مبنا پالادیمی در پیل های سوختی متانولی مستقیم در ارتباط می باشد.

دستیابی به هیدروژن خالص، از دیدگاه انرژی و محیط زیست ضرورتی انکارناپذیر است. این درحالی است که تولید هیدروژن در تمام روش ها، همراه با ناخالصی فراوان است. برای بدست آوردن هیدروژن خالص بهترین راه استفاده از غشاء پالادیم است که به صورت نظری گزینش گری بی نهایت دارد. به منظور کاهش هزینه ی تمام شده، غشاء پالادیم به صورت کامپوزیت استفاده می شود. در این پژوهش، به بررسی نقش پایه در فرایند تراوایی پرداخته می شود. با تطبیق نتایج آزمون تراوایی هیدروژن از غشاء کامپوزیتی pd/oxpss بر مدل تراوایی موجود، تأثیر برهمکنش پایه و پوشش پالادیم در فصل مشترک pd و oxpss مطالعه شده و با سایر غشاءهای کامپوزیتی پالادیم که سد نفوذی متفاوتی چون ysz و al2o3 دارند و نیز با غشاء بدون پایه مقایسه می شود. در غشاء pd/oxpss، مقدار آنتالپی انحلال هیدروژن در لایه پالادیم -9.4kj/mol بدست آمده و نشان می دهد که در مقایسه با پایه ی yszpss، عناصر پایه ی oxpss و لایه پالادیم در یکدیگر نفوذ زیادی دارند، در حالی که نسبت به پایه ی al2o3 رفتار مشابهی دارد. غشاء پالادیمی دارای مشکلاتی چون تردی هیدروژنی و مسمومیت گوگردی است. در بخشی دیگر از این پژوهش، برای بهبود تراوایی و مقاومت شیمیایی غشاء، پوشش آلیاژی پالادیم مورد مطالعه قرار گرفته است. به منظور ممانعت از تردی هیدروژنی و افزایش تراوایی از لایه ی آلیاژی pdag استفاده شده است. اما این پوشش نیز در برابر ناخالصی اندک گوگردی مسموم می شود. برای تأمین همزمان تراوایی بالا و ممانعت از مسمومیت گوگردی، لایه ی نازکی از pdcu بر روی پوشش pdag به کار رفته است. غشاء دولایه ی pdag/pdcu دارای تراوایی 1.77×10-8 mol m/m2 s pa0.5 است که با توجه به دمای پایین آزمون، 553k، تراوایی آن در مقایسه با سایر غشاءها به طور قابل توجهی بیشتر است. به منظور بررسی مقاومت شیمیایی غشاء دولایه ی pdag/pdcu در محیط دارای h2s، غشاء مشابهی بدون لایه ی pdcu تهیه و مورد مطالعه قرار گرفت. اگرچه در برابر خوراک هیدروژن خالص، وجود لایه یpdcu در غشاء دولایه منجر به کاهش تراوایی به میزان 5% نسبت به غشاء pdag می شود، اما در محیط دارای h2s، تراوایی آن نسبت به غشاء pdag، 10% بیشتر است. آنالیز xps از سطح غشاء pdag بعد از آزمون تراوایی و مقاومت شیمیایی، نشان می دهد که بر روی سطح گوگرد وجود ندارد. بر این اساس افت تراوایی به سازوکار "مسمومیت کاتالیزوری" نسبت داده می شود.

مجموعه ای از عوامل مختلف از جمله محدودیت منابع فسیلی، تأثیرات منفی زیست محیطی بهره گیری از منابع هیدروکربنی، افزایش قیمت سوخت های فسیلی، منازعات سیاسی و تأثیرات آن بر روی ارائه انرژی پایدار از جمله دلایلی هستند که بسیاری از سیاستمداران و متخصصین مباحث انرژی و محیط زیست را در حرکت به سوی ایجاد ساختاری نوین مبتنی بر امنیت ارائه انرژی، حفظ محیط زیست و ارتقاء کارایی سیستم انرژی وادار نموده است. بر این اساس هیدروژن یکی از بهترین گزینه ها جهت ایفای نقش حامل انرژی در این سیستم جدید می باشد. پیل های سوختی فن آوری جدیدی برای تولید انرژی می باشند که بدون ایجاد آلودگی های زیست محیطی و صوتی، از تـرکیب مستقیم بین سوخت و اکسید کننده، انـرژی الکتریکی با بازدهی بالا تـولید می کنند. تولید مستقیم الکتریسیته جایگزینی برای چرخه کارنو جهت تبدیل انرژی شیمیایی حاصل از سوخت به انرژی گرمایی و مکانیکی و در نهایت الکتریسیته می باشد که اتـلاف انرژی را به حداقل ممکن می رساند. به طور کلی مزایای پیل‎های سوختی عبارت اند از: ? بازده بالا ? سازگاری با محیط زیست ? سادگی سیستم از نظر تعمیر ونگهداری ? تنوع در سوخت مصرفی ? عدم آلودگی صوتی به سبب نداشتن قسمت های متحرک ? طراحی و ساخت توان‎های کوچک (میلی وات ) تا بزرگ (مگاوات) ? امکان استفاده از سوخت های فسیلی و پاک، مدولار بودن ? قابلیت تولید هم زمان حرارت و الکتریسیته و استفاده در کاربردهای تولید غیرمتمرکز انرژی پیل سوختی مجموعه ای از الکتـرولیت، الکتـرودها و صفحات دو قطبـی است. شکل ظاهری همه پیل های سوختی به هم شبیه است. دو الکترود مثبت و منفی اجزای سازنده آن را تشکیل می دهد که به دور یک الکترولیت (جامد یا مایع) پیچیده شده اند. یک مـدار خارجی دو الکتـرود را به هم اتصال داده و الکترون های اطراف مدار را به جریان الکتریسیته تبدیل می کند. در پیل سوختی (به عنوان مثال نوع الکترولیت پلیمر جامد) هیدروژن از آند و اکسیژن از کاتد وارد می شود. هیدروژن الکترون خودرا در آند از دست داده و به صورت پروتون از طریق غشا به سمت کاتد حرکت می کند. الکترون نیز از طریق مدار خارجی به سوی کاتد هدایت شده و اکسیژن با دریافت الکترون و پروتون به آب تبدیل می شود. درحقیقت واکنش شیمیایی میان عناصر اکسیژن و هیدروژن در پیل سوختی سبب تولید انرژی پاک می شود. در کل، واکنش اکسیداسیون هیدروژن (hor) دارای سینتیک سریع در آند می باشد، و در سوی دیگر در واکنش کاهش اکسیژن در کاتد (orr) محدودیت سینتیکی داریم. بنابراین در پیل های سوختی دمای پایین، بهبودبخشی فعالیت کاتالیست برای orrقطعاً سبب افزایش بازده می شود. مناسب ترین کاتالیست برای آند و کاتد در پیل های سوختی دمای پایین پلاتین پشتیبان شده روی کربن می باشد (1). پلاتین نقش مهمی را به خاطر خواص فیزیکی و شیمیایی ویژه اش در بسیاری از کاربری ها ایفا می کند. این کاتالیست به عنوان مهم ترین کاتالیست در کاهش گازهای آلاینـده اتومبیل ها، نفت سبک، و پیل های سوختی غشا مبادله پروتون (pem)استفاده می شود. به هر حال، بزرگ ترین مشکل در کاربرد عملی کاتالیست پلاتین قیمت بالا و حساسیت بالای آن نسبت به سموم سولفید، نیتریک اکسیدها، وco ، که اغلب حدواسط های این گونه واکنش ها هستند می-باشد. بنابراین تغییرات اقتصادی و موثر در کاتالیست ها حایز اهمیت می باشد.

در این رساله به بررسی روش های فعالسازی mea در پیل سوختی پلیمری پرداخته شد تا بتوان درک بهتری از مکانیسم فعالسازی mea بدست آورد و براساس آن روش های فعالسازی سریع تر و موثرتری در بهبود عملکرد پیل ارائه نمود. در بررسی روش های فعالسازی mea بعد از مونتاژ پیل، اثر سه روش فعالسازی متداول (روش ولتاژ ثابتv 6/0، جریان ثابتa cm-2 25/0 و روش ارائه شده توسط انجمن پیل سوختی امریکا (usfcc)) بر عملکرد mea در طول دوره فعالسازی و بعد از آن در شرایط عملیاتی واقعی پیل سوختی پلیمری مورد مقایسه قرار گرفت و از میان آن ها با توجه به ساختار mea بهترین روش از لحاظ سریع و موثر بودن روش ولتاژ ثابت v 6/0 به مدت 6 ساعت معرفی گردید. نتایج حاصل از آزمایشات الکتروشیمیایی در طول دوره فعالسازی نشان دادند در هر سه فرایند فعالسازی مورد نظر با گذشت زمان مقدار مقاومت اهمی غشاء و محدودیت در انتقال جرم گونه ها به سطح کاتالیست کاهش می یابد و همچنین فعالیت کاتالیست با گذشت زمان بهبود می یابد. با بررسی اثر تغییر غلظت واکنشگر بر عملکرد mea فعال شده، مرتبه واکنش کاهش اکسیژن، 8/0، و دانسیته جریان نرمال شده نسبت به فشار اتمسفر در ولتاژ v 9/0، ma cm-2pt 4/0 محاسبه شد که با نتایج ارائه شده در مقالات مطابقت دارد. بعد از مرحله فعالسازی، عملکرد سه mea فعال شده در شرایط عملیاتی مختلف مورد ارزیابی قرار گرفت. نتایج نشان دادند روش فعالسازی mea اثر برگشت ناپذیری بر خصوصیات بین سطحی mea می گذارد که حتی در محدوده وسیعی از شرایط عملیاتی قابل جبران نمی باشد. فعالسازی mea به روش a cm-2 25/0 نسبت به دو روش دیگر در کسب بهترین عملکرد، روش موثری نیست. حتی اگر زمان طولانی صرف فعالسازی آن گردد (حدود 14 ساعت) و یا اگر mea فعال شده به این روش در شرایط مختلف عملیاتی قرار بگیرد باز هم عملکرد ضعیفی را نشان می دهد. ماکزیمم دانسیته توان تولیدی آن در دمای oc 75 ، فشار kpa 34 و رطوبت نسبی گاز کاتدی 30 % ، در حدود 20 % کمتر از دو mea دیگر می باشد. از آنجایی که شرایط عملیاتی حاکم بر پیل بر عملکرد آن موثر است اثر تغییر در شرایط عملیاتی مرحله فعالسازی بر مدت زمان فعالسازی و عملکرد mea در طول دوره فعالسازی و پس از آن نیز بررسی شد. نتایج نشان داد فعالسازی mea در شرایط عملیاتی دما و فشار کم اگرچه نیاز به صرف زمان بیشتری (حدود 30%) دارد ولی فعالسازی mea کامل تر صورت می گیرد به طوری که بعد از فعالسازی با تغییر شرایط عملیاتی، mea عملکرد بهتری را نشان می دهد. در بخش انتهایی رساله روش جدیدی در فعالسازی mea قبل از مونتاژ پیل سوختی پلیمری ارائه شده است که این روش براساس فرآوری الکترود توسط امواج فراصوت است. نتایج نشان داد فرآوری الکترودها در حمام فراصوت سبب کاهش مدت دوره فعالسازی mea به روش ولتاژ ثایت v 6/0 و همچنین بهبود عملکرد mea در شرایط عملیاتی مختلف می گردد.

تست تک پیل سوختی یکی از معتبر ترین روش ها برای ارزیابی لایه کاتالیست و مجموعه الکترود و غشا می باشد به گونه ای که برای اعتبار سنجی عملکرد لایه کاتالیست مرحله ای ضروری محسوب می شود. بدین منظور، meaها ی تهیه شده از لایه کاتالیسـت های بهبـود داده شده، توسط تسـت تک پیل سوختی (single cell) ارزیابی می شوند. برای این کار از دو روش متفاوت برای بهبود لایه کاتالیست استفاده شد. در یک روش از پراکندگی تک مرحله ای همزمان برای سنتز کاتالیست استفاده شد که روشی مناسب برای ته نشست نانو ذرات پلاتین بر روی پایه ی کربنی می باشد. در روش دیگر اثر ثابت دی الکتریک حلال بر کارایی الکتروشیمیایی کاتالیست استاندارد بررسی شد و در نهایت، بهترین ثابت دی الکتریک با توجه به نتایج به دست آمده مشخص می شود. برای بررسی ساختار و اندازه ی ذرات و هم چنین بررسی های کمی از تصاویر میکروسکوپ الکترونی و icp استفاده می¬شود. هم چنـین ارزیابی عملکرد این الکتـروکاتالیست ها در یک سیسـتم سه الکترودی و با به کارگیری تکنیک های ولتامتری چرخه ای، منحنی های پلاریزاسیون، امپدانس الکتروشیمیایی و کرونوآمپرومتری در محیط اسیدسولفوریک انجام می شود. برای تهیه مجموعه الکترود و غشا از روش پایه – غشا (ccm) و برای پاشش جوهرکاتالیست بر روی غشا از تکنیک اسپری استفاده شد. به هنگام پاشش جوهر کاتالیست، غشا تحت حرارت یکنواخت قرار دارد. غشا مورد استفاده برای تهیه mea ها نفیـون 115 و در همه موارد میزان بارگـذاری پلاتین mg.cm-2 5/0 می باشد. از دستگاه تست سل (fuel cell test system model150s) برای تست meaها ی تهیه شده استفاده شد. نرم افزار مورد استفاده در این دستگاه fc-lab ?می باشد که بطور ویژه برای تست پیل سوختی طراحی شده است.

امروزه پیل های سوختی متانولی به عنوان جایگزینی برای موتورهای اتومبیل و باتری های لیتیمی بسیار مورد توجه می باشند. اما مقاومت پایین کاتالیست پلاتین الکترود آند در مقابل مونوکسیدکربن (co) تولیدی در واکنش اکسایش متانول، قیمت بالا و پایداری پایین کاتالیست ها و نیز عبور متانول از غشا استفاده تجاری از این پیل ها را محدود ساخته است. در این تحقیق راهکارهایی جهت رفع این مشکلات پیشنهاد شده است. در این رساله، پلاتین بر روی مخلوطی از ولکان و درصدهای جرمی متفاوت از پلی آنیلین احیا شده و با مقایسه کارایی کاتالیست های حاصله با کاتالیست تجاری pt/c در واکنش اکسایش متانول، نسبت بهینه پلی آنیلین به کربن تعیین شده است. نتایج حاصله نشان می دهند که کاتالیست ساخته شده با 20% وزنی پلی آنیلین در ساختار پایه آن) pani 20%pt/c- (، بهترین کارایی در واکنش اکسایش متانول را از خود نشان می دهد. بالا بودن فعالیت این کاتالیست به واسطه توزیع یکنواخت ذرات پلاتین در سطح پایه و افزایش مقاومت ذرات پلاتین در مقابل co حاصل شده است. با بکارگیری این کاتالیست در الکترود آند یک پیل متانولی تنفس طبیعی، چگالی توان تا حدود دو برابر افزایش می یابد. همچنین کاتالیست های آلیاژی ptsn با درصدهای مولی مختلف pt:sn بر پایه مخلوط کربن و 20% وزنی پلی آنیلین ساخته شده و کارایی این کاتالیست ها در واکنش اکسایش متانول با کاتالیست تجاری ptru/c مقایسه شده است. مطالعات الکتروشیمیایی نشان می دهند که کاتالیست /c-pani(70:30)ptsn بیشترین مقاومت در برابر co و بهترین کارایی را در واکنش اکسایش متانول از خود نشان می دهد. پتانسیل اکسایش co در سطح این کاتالیست حدود 68 میلی ولت کمتر از مقدار آن در سطح کاتالیست ptru/c می باشد. همچنین پیک جریان واکنش اکسایش متانول در سطح این کاتالیست حدود 40% بیشتر از کاتالیست ptru/c است. علاوه بر این، بر اساس آزمون تخریب تسریع یافته، پایداری کاتالیست /c-pani(70:30)ptsn به مقدار قابل ملاحظه ای بیشتر از کاتالیست ptru/c می باشد بگونه ای که در پایان این آزمایش پیک جریان اکسایش متانول در سطح کاتالیست /c-pani(70:30)ptsn تنها حدود 20% افت کرده است در حالیکه مقدار این افت در سطح کاتالیست ptru/c حدود 80% می باشد. نتایج حاصله از بکارگیری این کاتالیست در الکترود آند پیل سوختی متانولی تنفس طبیعی نشان می دهند که این کاتالیست میتواند به عنوان جایگزین کاتالیست تجاری ptru/c در پیل های متانولی مورد استفاده قرار گیرد. در نهایت به منظور تجزیه حرارتی پلی آنیلین، کاتالیست بهینه pani 20%pt/c- در دماهای مختلف و تحت اتمسفر آرگون حرارت دهی شده و تاثیر دمای این فرایند بر کارایی کاتالیست ها بررسی شده است. نتایج آزمایشات الکتروشیمیایی بیانگر آن است که حرارت دهی کاتالیست تا دمای?c 500 موجب بهبود خواص کاتالیستی و افزایش مقاومت آن در برابر co می شود. بررسی کارایی این کاتالیست بهینه در پیل متانولی تنفس طبیعی نیز نشان می دهد که حرارت دهی کاتالیست تا دمای ?c 500 مقدار توان حاصله را تا حدود 92% افزایش می دهد.

در بخش اول با استفاده از داده های کشش سطحی و هدایت سنجی، خواص سطحی و ترمودینامیکی مواد فعال سطحی دوقلوی شامل استر، دودسیل استرکوات (s=3) (s نشان دهنده طول جداکننده است) و دودسیل بتائینات(s=2, 3) در حالت خالص و در حضور الکترولیت nabr تعیین شده است. سپس با استفاده از داده های اندازه گیری ویسکوزیته، اندازه گیری پراکندگی دینامیکی نور و تصویربرداری با میکروسکوپ الکترونی عبوری و میکروسکوپ نوری و همچنین محاسبات کوانتومی، شکل و اندازه تجمعات حاصل از این مواد فعال سطحی بررسی و نقش الکترولیت nabr بر تغییرات ساختاری محتمل مطالعه شده است. نتایج نشان می دهد موقعیت گروه استری در زنجیره آب گریز و طول جداکننده تاثیر زیادی بر خواص شیمی فیزیکی و رفتار تجمعی این مواد فعال سطحی استری دارد. در غلظت های پایین (تا %wt 1/1) هر سه ماده فعال سطحی تشکیل میسل های کروی می دهند ولی در غلظت بالاتر (%wt 7/3) با توجه به موقعیت گروه استری در زنجیره آب گریز و طول جداکننده، شکل تجمعات متفاوت است. دودسیل بتائینات (s=2) به علت تشکیل میسل های کرمی شکل، تشکیل ژل می دهد. دودسیل بتائینات (s=3) وسیکل های بزرگ و دودسیل استرکوات (s=3) میسل های استوآن های کوتاه که با میسل های کروی وجود دارند تشکیل می دهد. در دودسیل استرکوات (s=3) و دودسیل بتائینات (s=3)، افزایش نمک تنها باعث رشد میسل شده، اما در دودسیل بتائینات (s=2)، باعث تغییر میسل های کرمی شکل به ساختارهای چند لایه ای شده است. در بخش دوم اثر ماده فعال سطحی آنیونی سدیم دودسیل سولفات (sds) بر خواص شیمی فیزیکی و رفتار تجمعی دودسیل استرکوات (s=3) و دودسیل بتائینات (s=3) در حالت خالص و در حضور الکترولیت kcl مطالعه شده است. موقعیت و جهت گیری پیوند استری در زنجیره آب گریز نقش مهمی در خواص شیمی فیزیکی و پارامتر برهم کنش در فاز تجمع و تشکیل تک لایه سیستم مخلوط دوتایی مواد فعال سطحی دوقلوی استری با sds دارد، به طوری که هم افزایی بالایی برای سیستم مخلوط دودسیل استرکوات (s=3)/ sds مشاهده می شود ولی در سیستم دودسیل بتائینات (s=3)/ sdsهم افزایی کمتری مشاهده شد. در غیاب kcl هر دو ماده فعال سطحی میسل تشکیل می دهند و بعد از مخلوط شدن با sds تغیییر شکلی مشاهده نمی شود و فقط رشد میسل وجود دارد. اما در حضور kcl رفتار تجمعی این مواد فعال سطحی نسبت به موقعیت پیوند استری در زنجیره آب گریز کاملا متفاوت است. دودسیل استرکوات (s=3) در حضورkcl ، نانو ذرات مکعبی تشکیل می دهد و با افزایش غلظت ماده فعال سطحی یک تغییر فاز به میسل وجود دارد. در مقابل دودسیل بتائینات (s=3) تشکیل وسیکل می دهد و با افزایش غلظت ماده فعال سطحی به میسل تبدیل می شود. شکل تجمعات دودسیل استرکوات (s=3) در اثر اضافه شدن sds، از نانو ذرات مکعبی به نانو ذرات استوآن های و کشیده تبدیل می شود، اما ساختارهای وسیکلی دودسیل بتائینات (s=3)در اثر مخلوط شدن با sds، همچنان کروی و وسیکل می مانند. در بخش سوم اثر دما بر خواص شیمی فیزیکی و ترمودینامیکی مواد فعال سطحی استری بررسی شده است. پارامترهای ترمودینامیکی از قبیل انرژی آزاد تشکیل میسل، آنتالپی تشکیل میسل و آنتروپی تشکیل میسل از داده های کشش سطحی و هدایت سنجی محاسبه شده و پدیده جبران آنتالپی- آنتروپی ارزیابی شده است; سپس سهم هر کدام از انرژی های آزاد به انرژی آزاد کل تشکیل میسل از طریق مدل ناگاراجان محاسبه گردیده است. نتایج نشان داد با افزایش دما، cmc افزایش و max? کاهش می یابد که علت آن افزایش حرکات مولکول هاست به طوری که تعداد ماده فعال سطحی کمتری روی سطح قرار می گیرد و تجمع در غلظت بالاتری اتفاق می افتد. پدیده جبران آنتالپی-آنتروپی در هر دوی این مواد فعال سطحی مشاهده شد و بر اساس ?h*mic پایداری میسل های دودسیل استرکوات (s=3) نسبت به دودسیل بتائینات (s=2) بیشتر است. مقایسه انرژی آزاد کل تشکیل میسل بدست آمده از مدل ناگاراجان با مقادیر انرژی آزاد تجربی نشان می دهد که توافق نسبتا خوبی بین مدل و تجربه وجود دارد.

نانو ذرات قلع به روش پالس الکتروشیمیایی سنتز شده است و کارایی الکتروشیمیایی آن در باتری لیتیم- یون مورد بررسی قرار گرفت. ترکیب حمام الکتروشیمیایی شامل سولفات قلع 14/0 مولار، سولفوریک اسید 98/0 مولار و پلی وینیل پیرولیدون g/l10 است. یون های قلع به روش پالس الکتروشیمیایی در یک طرف ورقه مس رسوب داده شد. شرایط پالس جریانی شامل شدت جریان ma.cm-220، دوره تناوب 1/0 ثانیه، نسبت زمان روشن به خاموش 25/0 و زمان رسوب الکتروشیمیایی 5 دقیقه است. ورقه گرافیتی بعنوان الکترود مقابل مورد استفاده قرار گرفت و مقدار قلع ترسیب شده در حدود mg.cm-22 بدست آمد. ساختار نمونه ها توسط میکروسکوپ الکترونی روبشی (sem) بررسی شد. قلع سنتز شده به روش الکتروشیمیایی توسط روش های امپدانس الکتروشیمیایی، ولتامتری چرخه ای، شارژ و دشارژ مورد بررسی قرار گرفت. بررسی ها نشان داد که نانو ذرات قلع سنتز شده دارای کارایی الکتروشیمیایی بالاتری در مقایسه با ذرات میکرومتری است.

در این پروژه، غنی سازی هیدروژل تجاری و سنتزی با ترکیبات آهن و منگنز بررسی شد. هیدروژل سنتز شده با آمونیوم پرسولفات پس از بهینه سازی شرایط سنتز برای غنی سازی استفاده شد. میزان جذب fe-edta و mn-edta روی هیدروژل تجاری کمی بیشتر از هیدروژل سنتزی بود اما میزان تورم هیدروژل سنتز شده نسبت به هیدروژل تجاری بیشتر بود. رهایش ترکیباتfe-edta و mn-edta در محیط آب مقطر نیز مورد بررسی قرار گرفت، نتایج نشان داد که هیدروژل تجاری 70-60 درصد ازfe-edta و mn-edta ، هیدروژل سنتزی 56 درصد از fe-edta را آزاد می کند. در ادامه از نانو نیمه رسانای کادمیم سولفید به عنوان آغازگر برای سنتز هیدروژل استفاده شد و شرایط سنتز به گونه ای بهینه شد تا بیشترین مقدار تورم برای هیدروژل به دست آید. عواملی مانند اثر اتمسفر اکسیژن و آرگون، توزیع و مقدار کادمیم سولفید، منبع کادمیم سولفید، شبکه ساز، حلال، هم-بسپارش با تکپار آکریلیک اسید و منبع نوری برای فعال کردن آغازگر بررسی شد. پس از بررسی پارامترهای اشاره شده میزان تورم هیدروژل از 66 به 650 (گرم هیدروژل/گرم آب) بهینه شد. از بین عوامل موثر بر تورم، هم بسپاش با تکپار آکریلیک اسید بیشترین تأثیر را داشت. تورم هیدروژل سنتزی در شرایط مختلف مانند تورم در محیط یونی و تحت فشار بررسی شد. درصد تبدیل تکپار به بسپار با زمان نیز مورد بررسی قرار گرفت، با گذشت 12 ساعت، 95 % درصد ازتکپار به بسپار تبدیل شد. در نهایت ساختار هیدروژل با طیف ft-ir، تصاویر sem، tem وtga بررسی شد.

چکیده ندارد.

چکیده ندارد.

چکیده ندارد.

چکیده ندارد.

هدف از پروژه حاضر تهیه نانوذرات پلاتین بر روی بستر کربنی به روش میسل معکوس و استفاده از آن به عنوان کاتالیست جهت واکنش احیای اکسیژن در پیل سوختی می باشد. در این پروژه اثر مقدار ماده فعال سطحی به کار برده شده برای سنتز کاتالیست، بر کارایی کاتالیست ها بررسی شده است. با انتخاب مقادیر مختلف از ماده فعال سطحی، کاتالیست هایی با کارایی متفاوت تهیه و عملکرد آنها مورد ارزیابی قرار گرفت. جهت بررسی خصوصیات الکتروکاتالیستی و الکتروشیمیایی کاتالیست ها، الکترودهای گازی نفوذی با استفاده از این کاتالیست ها تهیه شده و تست های الکتروشیمیایی بر روی آنها انجام گرفت. ارزیابی عملکرد الکتروشیمیایی الکترودها بر مبنای کارایی آنها نسبت به واکنش احیای اکسیژن می باشد. جهت بررسی چگونگی عملکرد الکترودها، تست های مختلف الکتروشیمیایی بر روی آنها انجام شده است. ابتدا با استفاده از منحنی های شدت جریان- پتانسیل حاصل از ولتامتری روبش خطی، به بررسی پارامترهای سینتیکی واکنش احیای اکسیژن، نظیر شیب تافل و شدت جریان مبادله پرداخته شد. سپس با استفاده از ولتامتری چرخه ای به بررسی فرایند جذب و واجذب هیدروژن پرداخته شده و به کمک آن سطح فعال الکتروشیمیایی و سایر ویژگی های مربوط به سطح الکتروشیمیایی کاتالیست محاسبه گردید. در ادامه از تکنیک کرونوآمپرومتری جهت محاسبه ضریب نفوذ اکسیژن در الکترودها، که معیاری از تخلخل الکترود گازی نفوذی می باشد، استفاده شد. از طیف سنجی امپدانس و منحنی های نایکویست نیز جهت بررسی مقاومت انتقال بار در الکترودها استفاده شد. با استفاده از طیف های مربوط به پراکندگی اشعه ایکس (xrd) ، اندازه ذرات پلاتین محاسبه شده و مورد ارزیابی قرار گرفت. همچنین با استفاده از تصاویر میکروسکوپ روبش الکترونی (sem) ، مورفولوژی و ساختار سطحی الکترودها مورد بررسی قرار گرفت

در پروژه حاضر ابتدا الکتروکاتالیست های پلاتین روی بستر ولکان با استفاده از حلال های متانول:آب(1:1)، متانول:آب(2:1)، متانول:آب(1:2)، استون:آب(1:2)، استون:آب(2:1)، ایزوپروپیل الکل:آب(1:2)، نرمال بوتیل استات:ایزواکتان (6/71 :4/21) سنتز شدند. سپس با استفاده از تکنیک ولتامتری چرخه ای برای اندازه گیری مساحت سطح فعال الکتروشیمیایی الکتروکاتالیست استفاده شد. واز تکنیک پراش اشعه ایکس برای اندازه گیری مساحت سطح هندسی الکتروکاتالیست از روی متوسط اندازه نانوکریستال ها و نیز برای اطمینان از احیاء پلاتین بر روی بستر ولکان مورد استفاده قرار گرفت. سپس با استفاده از نتایج بدست آمده از این دو تکنیک، فاکتور زبری برای الکتروکاتالیست های مختلف محاسبه شدند. در ادامه از تکنیک های ولتامتری با روبش خطی پتانسیل، کرنو آمپرومتری و طیف سنجی امپدانس برای ارزیابی الکتروکاتالیست های سنتز شده در حلال های مختلف مورد استفاده قرار گرفت. همچنین از تکنیک icp برای اندازه گیری درصد پلاتینه شدن ولکان استفاده شد. نتایج الکتروشیمیایی نشان دادند که الکترودهای ساخته شده با الکتروکاتالیست های سنتز شده با حلال متانول:آب(1:1) بهترین کارایی را دارند. همچنین از تکنیک میکروسکوپ الکترونی برای بررسی مورفولوژی سطح الکترودها مورد استفاده قرار گرفت. نتایج میکروسکوپ الکترونی نیز نشان دادند که الکترودهای ساخته شده با الکتروکاتالیست سنتز شده با حلال متانول:آب(1:1) دارای مورفولوژی بهتری می باشند. در این پروژه همچنین اثر 2 احیاءکننده فرمالدهید و سدیم بوروهیدرید مورد بررسی قرار گرفت. کار پژوهشی دیگری که انجام شد ساخت نیم پیل می باشد که نتایج الکتروشیمیایی آن با حالتی که غشای نفیون وجود نداشت گزارش شدند.

تحقیق حاضر شامل دوبخش کلی است. یکی بررسی تاثیر نانولوله کربن چند دیواره در mpl (لایه با تخلخلهای ریز ) ؛ و دیگری بررسی تاثیر حضور نانولوله کربن چند دیواره چند دیواره در لایه کاتالیست بر کارآیی الکترودهای گازی نفوذی. در بخش اول، ابتدا میزان بهینه تفلون لازم در لایه mpl در حضور نانولوله کربن چند دیواره به دست آمد. بررسیهای ما نشان داد 30% وزنی تفلون در لایه mpl می¬تواند بهترین کارآیی و کمترین مقاومت الکترود را در پی داشته باشد. پس از تعیین مقدار بهینه تفلون به بررسی تاثیر مخلوط نانولوله کربن چند دیواره و ولکان به عنوان لایه mpl پرداختیم. که در این مطالعه، سه سری الکترود با بارگذاریهای متفاوت پلاتین و یا به عبارت دیگر با ضخامتهای متفاوت لایه کاتالیست ( 115/0، 5/0 و 1 میلی گرم بر سانتیمتر مربع) مورد بررسی فیزیکی و الکتروشیمیایی قرار گرفتند. در هر سری 6 الکترود گازی نفوذی با ترکیب درصدهای متفاوتی از نانولوله کربن چند دیواره و ولکان در لایه mpl ساخته شد و مورد بررسی قرار گرفت. بررسیهای حاصل از پروسیمتری جیوه، عبورپذیری گاز و تصاویر sem همچنین هدایت الکتریکی لایه mpl ، و مطالعه خواص الکتروشیمیایی الکترودهای گازی نفوذی (ولتامتری روبش خطی، ولتامتری چرخه¬ای، طیف سنجی امپدانس و کرونوآمپرومتری) نشان داد که تاثیر لایه mpl بر کارآیی الکترود علاوه بر خواص فیزیکی لایه mpl به ضخامت لایه کاتالیست نیز بستگی دارد، به طوریکه در الکترودهای گازی نفوذی با لایه کاتالیست نازکتر ( بارگذاری پلاتین mg.cm-2 115/0) 60% وزنی نانولوله کربن چند دیواره در لایه mpl، و برای بارگذاری پلاتین mg.cm-2 5/0، مقدار 80% وزنی نانولوله کربن چند دیواره و برای بارگذاری پلاتین mg.cm-2 1، مقدار 40% وزنی نانولوله کربن چند دیواره بهترین کارآیی را نشان دادند. و در بین همه الکترودها 80% وزنی نانولوله کربن چند دیواره در لایه mpl و بارگذاری پلاتین mg.cm-2 5/0 (gde 52) بهترین کارآیی را دارد. در بخش دوم تحقیق، از نانولوله کربن چند دیواره در لایه کاتالیست استفاده کردیم. به این ترتیب که 5 الکترود با پایه¬های متفاوت کاتالیست تهیه و مورد مطالعه قرار دادیم. می¬دانیم که برای بهبود هدایت پروتون در لایه کاتالیست نفیون به کار می¬رود؛ که این باعث بهبود کارآیی الکترود می¬شود. در این بخش از کار به بررسی تاثیر مقدارنفیون و چگونگی حضور آن در این لایه پرداختیم. در الکترودهای 1 تا 4 از کامپوزیت نانولوله کربن چند دیواره عاملدار و نفیون ( مقادیر متفاوت از نفیون 5/0، 75/0، 1 وmg.cm-2 25/1) به عنوان پایه کاتالیست و در الکترود 5 از نانولوله کربن چند دیواره عاملدار به عنوان پایه کاتالیست استفاده کردیم. نشاندن پلاتین روی این پایه¬ها با استفاده از محلول هگزا کلروپلاتینیک اسید و احیاء کننده سدیم فرمات با روش شیمیایی انجام شد. بررسیهای xrd نشان می¬دهد که احیاء پلاتین روی پایه¬های مورد مطالعه با موفقیت انجام شده و اندازه ذرات پلاتین احیاء شده در محدوده 75/0 تا nm5/3 است. ساختار الکترودها با تصاویر sem و tem مورد بررسی قرار گرفت. نتایج حاصل از بررسیهای الکتروشیمیایی شامل بررسی ولتامتری روبش خطی، ولتامتری چرخه¬ای، طیف سنجی امپدانس و کرونوآمپرومتری نشان دادند که کارآیی الکترود در حالتی که کامپوزیت نانولوله کربن چند دیواره عاملدار و نفیون پایه کاتالیست بوده و مقدار نفیون mg.cm-21 است بهترین کارآیی را دارد. می¬توان بهبود کارآیی الکترود را به بیشتر بودن منطقه سه فازی ( گاز- کاتالیست- الکترولیت) و در نتیجه آن بهتر انجام شدن واکنش الکتروشیمیایی نسبت داد. در الکترود 5 ( نفیون به نانولوله کربن چند دیواره عاملدار پلاتینه شده افزوده شده است)، نفیون باعث مسدود شدن برخی از مکانهای فعال کاتالیستی شده و بهره¬وری کاتالیست و در نتیجه کارآیی الکترود را کاهش می¬دهد.

در این پروژه تشکیل تجمع ها و جذب مخلوط دو ماده فعال سطحی، هگزا دسیل تری متیل آمونیوم برماید(ctab) و سدیم دو دسیل سولفات(sds) در فصل مشترک آب/هوا در غلظت های مختلف اتیلن گلیکول در ناحیه غنی از کاتیون، به چهار روش هدایت سنجی، کشش سطحی، رزونانس مغناطیسی هسته ای(nmr) و ولتامتری چرخه ای(cv) مورد بررسی قرار گرفت. داده های به دست آمده از هدایت سنجی به صورت تابعی از غلظت کل در کسر مولی های مختلف ماده فعال سطحی رسم گردید. با استفاده از این نمودارها، درجه تفکیک یون مخالف(α) و نقطه تشکیل میسل(cmc) تعیین شده است. تجزیه و تحلیل تغییرات کشش سطحی و هدایت سنجی در محلول با تغییر غلظت اتیلن گلیکول در ناحیه غنی از کاتیون یک انتقال فاز را از ترکیبات شبه میسلی، میکروساختارها و یا وسیکل ها به میسل در بعضی از ترکیب درصدهای آب-اتیلن گلیکول نشان می دهد. همچنین با استفاده از نمودارهای کشش سطحی، غلظت بحرانی تجمع(cac)، غلظت اضافی سطح(tmax )، مینیمم مساحت سطح مولکول(amin ) و فشار سطح(iicac ) تعیین شده است.برای تایید فرآیند انتقال فاز، از دو تکنیک nmr و cv نیز استفاده گردید. از آنجایی که مونومرها، میسل ها، وسیکل ها و میکروساختارها اندازه های مختلفی دارند، میزان ضریب نفوذ در nmr برای آنها متفاوت خواهد بود. از روش cv نیز برای تعیین نقطه cmc و cac استفاده گردید. در ادامه بر اساس نظریه محلول با قاعده، درصد مواد فعال سطحی جذب شده در سطح مشترک و در تجمع ها و سپس پارامتر بر همکنش در تجمع ها و در سطح مشترک محاسبه شده است. نتایج حاصل از پارامتر های بر همکنش نشان می دهد، که توانایی تشکیل تجمع هایی همچون وسیکل، در غلظت های کم ابتدا کاهش می یابد اما با افزایش بیشتر اتیلن گلیکول، افزایش می یابد. پارامتر بر همکنش با افزایش بیشتر اتیلن گلیکول منفی تر می شود، چون بر همکنش الکترواستاتیک جاذبه بین مواد فعال سطحی افزایش می یابد.

طرح و ساختار پیل، ساختمان الکترودهای نفوذی گازی، کیفیت الکتروکاتالیست و ماتریس نگهدارنده الکترولیت همگی از عوامل مهم در تعیین کارایی و طول عمر پیل های سوختی اسید فسفوریکی هستند. در این تحقیق با توجه به مطالعاتی که روی طرح و ساختار پیلهای سوختی اسید فسفوریکی صورت گرفته است ابتدا نوعی پیل سوختی اسید فسفوریکی طراحی و ساخته شده است . سپس ساختار پایه های گرافیتی متخلخل و فرآیند آبگریز کردن آنها توسط پلی آنیلین و پلی تترافلوثور اتیلن با استفاده از sem مورد بررسی قرار گرفته است . در ادامه چگونگی تهیه لایه الکتروکاتالیست به روشهای پوشش دادن و رول کردن بیان گردیده است و آنگاه عملکرد و خصوصیات مورفولوژی آنها در شرایط مختلف مورد بررسی قرار گرفته است . در نهایت سطح الکتروکاتالیست توسط پلی آنیلین اصلاح گردیده و خصوصیات الکتروشیمیایی آنها در پیل مورد بررسی قرار گرفته است . بررسی ریزساختار الکتروکاتالیست و الکترودهای اصلاح شده توسط sem بخش دیگری از این کار تحقیقاتی می باشد. نتایج به دست آمده نشان می دهد که عملکرد الکترودهای اصلاح شده چندین برابر الکترودهای اصلاح نشده است و هچنین در تمام آزمایشها sic دارای خواص و قابلیتهای بهتر نسبت به pbi است .

در این پایان نامه دو دسته از مواد که برسیستم مواد فعال سطحی در محیط آبی تاثیر می گذارند مورد مطالعه قرار گرفته اند. دسته اول موادی که بر محیط و ساختمان میسلها تاثیر می گذارند و عموما الکلها و پلی الها می باشند و دسته دوم که با مونومر فعال سطحی برهم کنش دارند و این مواد را به جایگاههای خود متصل می نمایند. در بررسی اثر الکلهای خطی بر مواد فعال سطحی نشان داده ایم که افزایش زنجیره هیدروکربنی الکل تمایل الکل را برای مشارکت در ساختمان میسل افزایش می دهد. افزایش cmc و درجه تفکیک یون مخالف و همچنین تشکیل تجمعهای کوچکتر مواد فعال سطحی (تجمع پیش میسل) از نتایج افزایش الکل به این سیستمها می باشد. رابطه ای نیمه تجربی و غلظت گونه های موجود در سیستم مواد فعال سطحی ارائه کرده ایم. این معادله نشان می دهد که عدد تجمع میسلهای یونی با افزایش غلظت یون مخالف آزاد افزایش می یابد. با در دست داشتن مقادیر عدد تجمع، توابع ترمودینامیکی تشکیل میسل در هر غلظت خاص را با استفاده از مدل اثر جرم محاسبه نموده ایم. مقایسه ای بین مقادیر حاصل از مدل اثر جرم و مدل جدائی فاز بعمل آمده است . برهم کنش یک دسته همولوگ از مواد فعال سطحی کاتیونی با آلبومین سرم گاو (bsa) در ph7/0 بافر فسفات 2/7mm در دو دمای 27 و 37 درجه سانتی گراد با استفاده از روش پتانسیومتری، میکروکالریمتری و طیف سنجی مورد مطالعه قرار گرفته است . اطلاعات حاصل از همدماهای پیوندی بیانگر وجود دو دسته جایگاه اتصال در ساختمان این پروتئین می باشد. تعداد میزان افینیته هر دسته جایگاه محاسبه شده است . بر هم کنشهای اولیه شامل مخلوطی از برهم کنشهای الکتروستاتیک و آبگریز می باشد در حالیکه بر هم کنشهای ثانویه تنها از نوع آبگریز است . میزان تعاونی بودن فرآیند با تعیین ضرائب هیل محاسبه شده است . تجزیه و تحلیل منحنیهای جذب uv پروتئین مشخص کننده میزان پایداری ساختمای آن بوده و این بررسیها بر روی bsa به عمل آمده است . مقادیر ?huf با مقادیر ?iical اختلاف داشته و نشان می دهد که پروتئین در طی فرآیند غیر طبیعی شدن از حدواسطهایی می گذرد و فرض دو حالتی بودن فرآیند فرض نادرستی است . ?gv به چندین بخش تقسیم شده و سهم هر بخش محاسبه گردیده است . همدماهای پیوندی با استفاده از نوشتن یک برنامه کامپیوتری آنالیز شده اند.

در این پایان نامه برخی از پارامترهای شیمی فیزیکی مواد فعال در سطح حضور الکهای کوتاه زنجیر و پاره ای از بزرگ ملکولها مورد بررسی قرار گرفته است . اصلی ترین هدفی که در این پایان نامه دنبال می شود شناخت ویژگیهای مواد فعال در سطح است . در بخش دوم پایان نامه رفتار ماده فعال در سطح سدیم دودسیل سولفات (sds) در حضور اتانل و -1 پروپانل مورد بررسی قرار گرفته است . از روش پتانسیومتری برای ارزیابی غلظت منومرهای آزاد sds و تعیین سایر پارامترهای میسلی شدن آن، در غلظتهای گوناگون الکل (40v/v - 5 درصد)، استفاده شده است . عدد تجمع sds، درجه اتصال الکل، cmc و درجه تفکیک محاسبه شده اند. در نهایت سعی بر آن بوده است . تا با بررسی ضابطه مندیهای گوناگون مندرج در داده ها، میان فراینده های ماکروسکوپی و میکروسکوپی ارتباطی منطقی برقرار شود. در بخش سوم پایان نامه، که از همان تکنیک آزمایشگاهی پتانسیومتری استفاده شده است ، روش جدیدی برای تعیین ثابتهای اتصال پاره ای از لیگاندها (sts, dotab, ttab & ctab) به پاره ای از بزرگ ملکولها (pvp, bsa & hsa) ارائه شده است . سرانجام برای ارزیابی روش جدید، نتایج حاصل از روش جدید و نتایج حاصل از روش مبتنی بر پتانسیل پیوندی وایمن مورد مقایسه قرار گرفته است .

این پژوهش به منظور مطالعات الکتروشیمیایی و بررسی خواص ماده سطح فعال دودسیل تری متیل آمونیم برمید در محیط های آبی، غیرآبی و مخلوط آبی - غیرآبی انجام شده است . مشخص شده که افزایش یک حلال غیرالکترولیت به محلولی از ماده سطح فعال، فرآیند تشکیل میسل رادر محیط جدید تحت تاثیر قرار میدهد . به منظور درک اثر ماده افزوده شده، تشخیص دو دسته ازمواد آلی که بطور مشخص برروی غلظت بحرانی تشکیل میسل (cmc) محلولهای آبی مواد سطح فعال تاثیر می گذارند ضروری است . اولین دسته از مواد که با جای گیری در درون میسل بر cmc اثر می گذارند و دسته دوم از مواد با تغییر اثر متقابل حلال - میسل و حلال - ماده سطح فعال، cmc را تغییر می دهند. جهت بررسی پارامترهای فیزیکی دودسیل تری متیل آمونیم برمید در محلول آبی، مخلوط حلالها و محلول های غیر آبی کارهای زیرانجام شده است .-1 الکترود انتخابی dotab در آزمایشگاه بخش شیمی دانشگاه تربیت مدرس ساخته شد. -2 مقادیر cmc، ضریب فعالیت ، غلظت منومر ماده سطح فعال (m1)، غلظت یون مخالف (m2) و درجه تفکیک در حضور غلظت های مختلف نمک سدیم برمید و در درجه حرارتهای متفاوت محاسبه شد. -3 مقادیر cmc ماده سطح فعال dotab در سیستم های، آبی و مخلوط اتانل - آب و پروپانل آب و محیط غیر آبی (پروپانل، بوتانل، اتیلن گلی کول، گلیسرول)اندازه گیری شدند. -4 تجمع پیش میسلی dotab درمخلوط حلالها و محلولهای غیرآبی مطالعه شدند. علاوه براین ثابت های تعادل (k) برای دیمر شدن، تریمرشدن و تترامرشدن فرآیند محاسبه شد. -5 بااستفاده از مقادیر cmc ماده سطح فعال dotab در درجه حرارتهای متفاوت پارامترهای ترمودینامیکی ماده سطح فعال dotab در محیط آبی، مخلوط حلالها و حلالهای غیرآبی محاسبه شدند.

دراین پایان نامه روش پتانسیومتری جهت بررسی سیستم های میسلی مورد استفاده قرارگرفته است . اساس روش کار برساخت الکترود انتخابگر کاتیون ماده سطح فعال تترا دسیل تری متیل آمونیوم برمید (ttab) استوار بوده و اطلاعات بدست آمده از الکترود فوق با کمک نرم افزار کامپیوتری quatro pro آنالیز گردیده اند. درکارحاضر اثر فاکتورهای دما، غلظت الکترولیت حاضر در محلول واثر حلال های آلی اضافه شده به محیط مورد بررسی قرارگرفته اند . همچنین تاثیر متقابل میان ماده سطح فعال (ttab) و پروتئین آلبومین سرم گاوی (bsa)در شرائط گوناگون مطالعه شده است . اطلاعات به دست آمده از روش پتانسیومتری نشان می دهد که افزایش دما موجب افزایش cmc ماده سطح فعال گشته و تشکیل میسل را به تعویق می اندازد. همچنین افزایش غلظت الکترولیت (nabr) موجود در محلول کاهش cmc را موجب می گردد. افزودن حلال های آلی در محیط دواثر مهم را نشان می دهد.افزایش غلظت حلال آلی در محیط ابتدا موجب کاهش cmc ها و باافزایش بیشتر حلال آلی (بالاتر از 94ˆ7 درصد (w/w))افزایش cmc را موجب می شود. از طرف دیگر با اضافه کردن حلال آلی به محیط تجمع پیش میسلی (premicellar aggregation) رخ می دهد. تاثیر متقابل میان ماده سطح فعال (ttab) و پروتئین آلبومین سرم گاوی (bsa) کاملا متعاون (cooperaive) بوده و این مطلب ازمنحنی های جذب همدما و معادلات بکارگرفته شده، نتیجه گیری شده است . اطلاعات بدست آمده ازطریق پتانسیومتری و استفاده از الکترودهای انتخابگر کاتیون ماده سطح فعال (ttab) در مقایسه با تکنیک های دیگر از دقت و صحت خوبی برخوردار است . پیش بینی می شود بتوان از این الکترودها در مطالعه سیستم های پیچیده تری که بااستفاده از روش های دیگر امکان پذیرنیست ، بااطمینان بالایی استفاده نمود.

عناصر کادمیم، مس ، آهن، نیکل، سرب و روی در سه فصل، در داخل تالاب انزلی و رودخانه های مشرف به آن از طریق تبخیر و همچنین با استفاده از یک رزین کی لیت ساز (chelex-100) تغلیظ و جداسازی شده و به روش جذب اتمی شعله مقادیر آنها تعیین گردیده است .رزین مذکور با مش 50-100 همراه با سیستم بافری(مالئیک اسیدˆ هیدروکسید آمونیوم) که برای اولین بار بکار گرفته شده است می تواند به طور کمی حدود 95 در صد فلزات مذکور را جذب و تغلیظ نماید. مقادیر تعیین شده فلزات اکثرا" در حد مجاز توصیه شده توسط سازمان بهداشت جهانی برای آب آشامیدنی بوده و در چند ایستگاه مقادیر عناصر سرب و کادمیم اندازه بالاتری از حد مجاز را نشان می دهند. بیشترین مقدار فلزات در فصل پائیز و کمترین مقدار آنها در فصل زمستان تعیین شده است . همچنین جداسازی کمپلکسهای فلزات pb , cu , ni و zn با معرفهای سدیم دی اتیل دی تیوکاربامات (

در این پایان نامه ساختار و عملکرد هموگلوبین پرندگان و پستانداران مورد مطالعه قرار گرفته است. پایداری حرارتی هموگلوبین مرغ ، غاز پاخاکستری ، بوقلمون به عنوان پرنده و انسان ، گاو ،گوسفند و اسب به عنوان پستاندار به شکل همولیزات در 50 ‏‎mm‎‏بافر تریس ‏‎ph7/2‎‏ و ‏‎mm edta‎‏ 1 مورد مطالعه قرار گرفته و با افینیته اکسیژن آنها مقایسه شده است.پایداری حرارتی به کمک روشهای گوناگونی نظیر روبش دمایی و زمانی جذب 280 نانومتر 7 گرماسنجی روبش تفاضلی ‏‎(dsc)‎‏ مطالعه شده است. افینیته اکسیژن از داکسیژناسیون اکسی هموگلوبین حالت ‏‎r‎‏ به داکسی هموگلوبین حالت ‏‎t‎‏با سدیم دی تیونیت بدست آمده است.در این مطالعه اینطور می توان گزارش کرد که هموگلوبین پرندگان نسبت به پستانداران دارای افینیته اکسیژن کمتر، پایداری حرارتی و خود تجمعی بیشتر می باشند.این نتایج بر پایه توالی اسیدهای آمینه ، حضور افکتور، حضور ‏‎hbd‎‏ تفسیر شده اند.میانگین دمای گذار وارونه ، میانگین آبگریزی ، حجم کل واندروالس ، حجم ویژه جزیی و پتانسیل آبپوشی از روی توالی اسیدهای آمینه محاسبه شده اند.هموگلوبین پرندگان دارای آبگریزی، حجم ،تمایل برای تجمع بیشتر و تمایل برای آبپوشی کمتر می باشند.افکتور ، که افینیته اکسیژن را کاهش می دهد،در پرندگان دارای بار منفی بیشتری نسبت به پستانداران است و همچنین جایگاه اتصال افکتور در پرندگان مثبت تر از پستانداران است.پس اتصال افکتور در هموگلوبین پرندگان قوی تر است و این مسئله باعث پایداری بیشتر و افینیته اکسیژن کمتر در همولیزات پرندگان می شود.

امروزه که وارد هزاره ای جدید شده ایم، تقاضا برای انرژی، همچنان به طور گسترده ای بالا می رود. چشم انداز جهانی مصرف انرژی در آینده و روند رو به نقصان سوخت های فسیلی که 80% از تقاضای جهانی انرژی را در بر می گیرند، سبب شده است تفکر استفاده از منابع و تکنولوژی های جدید، به عنوان یکی از راهبردی ترین دلمشغولی های اندیشمندان علم وفن در جهان باشد.بارزترین نمود این تفکرات، فنآوری پیل سوختی است. فنآوری ساخت پیل های سوختی اساسا وابسته به کار مداوم در زمینه ساخت اجرای مختلف سیستم و بهینه نمودن کار آنها می باشد. یکی از اجزای مهم در سیستم های پیل سوختی عموما و پیل سوختی اسید فسفریک خصوصا الکتروکاتالیست به کار رفته در الکترودهای نفوذی گازی آن می باشد.مشکلات عمده در ساخت یک پیل سوختی موثر، ذاتا ناشی از سینتیک واکنش های الکتروشیمیایی می باشد که لازم هستند در فرآیندهای سوخت و اکسیدانت درگیر، رخ دهند. به همین منظور در اکثر پیل های سوختی - کربن بلاک پلاتینه شده که با یک ماده پیوند دهنده یا چسبنده مناسب مخلوط شده است - به عنوان الکتروکاتالیست به صورت یک لایه نازک روی یک صفحه کربن بلاک هادی با ضخامت کم برای تشکیل الکترود استفاده می گردد.قیمت بالای کربن بلاک مخصوص ساخت الکتروکاتالیست پیل های سوختی و عدم دسترسی به آن، استفاده از انواع دوده های تولید داخل را در این تحقیق تقویت نمود. دوده های تولید داخل فرآوری، و با استفاده از روش شیمیایی خاص پلاتینه شدند. گام نهایی این تحقیق، ارزیابی عملکرد الکتروکاتالیست سنتزی در پیل سوختی در مقیاس آزمایشگاهی بوده است.

نتایجی که در ذیل آمده است براساس شبیه سازی مونت کارلو در مجموعه کانونی برای یک مدل شبکه سه بعدی از یک سیستم دو تایی آب و ماده فعال سطحی می باشد. یک روش ساده که جهت بررسی تجمع مخلوط مواد فعال سطحی و تشکیل میسلهای آن می تواند مورد استفاده قرار گیرد، تئوری شبکه است که برای اینچنین سیستمهایی منظور می شود.در این تحقیق غلظت مونومر یا به عبارتی کسر مولی مونومر، بصورت تابعی از کسر مولی حجمی کل ماده فعال سطحی ترسیم شده است، این کسر مولی براساس میزان فضای اشغالی در شبکه توسط ماده فعال سطحی می باشد. نمودار مورد نظر شکست تیزی را در غلظت بحرانی تشکیل میسل در دمای که به حد کافی پایین باشد نشان میدهد، شرایط را ‏‎athermal‎‏ می گیریم تا تاثیرات آنتروپیک وجود داشته باشد و از ایجاد حالت ‏‎"meta stable state"‎‏ جلوگیری شود. ما ارتباط بین پارامتر انرژی میان کنش ‏‎(a)‎‏ که انرژی میان کنش ورودی در شبیه سازی میباشد و انرژی میان کنش ‏‎(b)‎‏ که خروجی آن است بررسی نمودیم، مقادیر متفاوتی از این پارامترها اثر سینژریسم و آنتاگونیسم در سیستم مخلوط میسلها نشان می دهد. در بخش دوم از این پایان نامه به بررسی سیستمهای یونی از مواد فعال سطحی پرداخته ایم و مدلی را برای آنها ارائه کرده ایم و همینطور اثر طول زنجیر، حلال و یون مخالف را مورد مطالعه قرار داده ایم.

آزمایشات پتانسیومتری بر روی مخلوط مواد فعال سطحی کاتیونی/غیر یونی در غلظت های مختلف الکترولیت صورت گرفت. ماده فعال سطحی کاتیونی، هگزا دسیل تری متیل آمونیم برمید ‏‎(ctab)‎‏ و ماده فعال سطحی غیر یونی ‏‎ttiton x-100‎‏ بود. مخلوط این دو ماده فعال سطحی در کسرهای مولی مختلف 8/0، 75/0، 67/0، 5/0، 33/0، 25/0 و 2/0 از ماده فعال سطحی یونی و در حضور غلظت های مختلف برمید سدیم یعنی ‏‎‎‏5-10، 4-10، 3-10، 2-10، 1-10، مولار و دمای 30 درجه سانتیگراد بررسی شد. نتایج حاصله از نظریه محلول با قاعده و نتایج تجربی با یکدیگر مقایسه شدند که نظریه محلول با قاعده نمی تواند توصیف کاملی از مخلوط ‏‎catab/tx-100‎‏ ارائه دهد. اثر قدرت یونی بر پارامترهای فیزیکوشیمیایی این مخلوط مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفت. از نتایج حاصل می توان به کاهش ‏‎cmc*1‎‏، ‏‎cmc*2‎‏، درجه تفکیک یون مخالف و افزایش سینرژیسم در اثر افزایش غلظت برمید سدیم اشاره کرد.

الکترود کاتد در تولید الکتریسیته در پیل سوختی نقش بسزایی دارد . کربن پلاتینه متداولترین الکتروکاتالیست شناخته شده برای واکنش کاهش اکسیژن در پیل سوختی اسیدی است. در این کار 6نوع پایه کربنی شامل: ‏‎n-660,n-550,n-375,n-339,n-330,n-220‎‏بکار برده شده و الکتروکاتالیست های کربن پلاتینه با دو روش متفاوت احیای مستقیم و احیای غیرمستقیم ساخته شد. در روش احیای مستقیم سدیم فرمات بعنوان عامل کاهنده استفاده شد و در روش دوم، ابتدا دی اکسید پلاتین بر روی پایه کربنی قرار داده شد و سپس با روشهای متفاوت احیا شد. تاثیر پایه کربنی کاتالیست پلاتین و روش تهیه الکتروکاتالیست در زیر ساختار لایه واکنش و در نهایت عملکرد الکترود گازی نفوذی برای واکنش کاهش اکسیژن توسط روشهای الکتروشیمیایی و ‏‎xrd‎‏ و ‏‎sem‎‏ و جذب سطحی ‏‎n2‎‏ و ‏‎chn‎‏ مورد ارزیابی قرار گرفت.