یک غشا مبادله کننده پروتون، در پیل سوختی، به عنوان یک الکترولیت جامد در آن به کار می رود که برای جدا کردن آند (هیدروژن) از کاتد (اکسیژن/هوا) سودمند است. تخریب غشاهای پرفلوئوروسولفونیک اسید (pfsa) در پیل های سوختی pem، یکی از عوامل مهم برای زمان ماندگاری آن به شمار می رود. از مطالعه منابع موجود، واضح است که تخریب شیمیایی غشا، مهمترین نوع تخریب است و از حمله رادیکال ها، که در طول عملکرد پیل های سوختی pem شکل می گیرند، ایجاد می شود. مدلی که در این پروژه توسعه پیدا کرده است، شامل شکل شیمیایی از تخریب می باشد. تشکیل پراکسیدها و رادیکال ها در پیل های سوختی pem، مورد ملاحظه قرار می گیرند. زیرا یک مرحله کلیدی در تخریب غشا محسوب می شوند. گروه های انتهایی cooh، می توانند در طی پلیمریزاسیون یا طی واکنش های شیمیایی تشکیل شوند که بسیار آسیب پذیرند و می توانند مورد حمله رادیکال های oh• قرار گیرند. سرعت تخریب به غلظت گروه های cooh و رادیکال های oh• بستگی دارد. بنابراین سرعت تخریب بر حسب زمان، در نواحی مختلف غشا، مدل سازی شده و تاثیر آن بر h2o/so3 = ?، که یک فاکتور مهم برای هدایت پروتونی محسوب می شود، بررسی شده است.

هدف از این تحقیق بررسی پایداری یک نوع مولکول بی آریل لاکتون و مولکول بی آریل لاکتام در زوایای مختلف و همچنین به دست آوردن پایدارترین حالت مولکول و نحوه ی چرخش آن می باشد. به این ترتیب ابتدا انرژی تشکیل هر مولکول با زاویه مورد نظر، تعیین شده و سپس تغییر زاویه و انرژی تشکیل صورتبندی های مختلف مورد بررسی قرار می گیرد و در نهایت پایدارترین حالت مورد بررسی قرار داده می شود. در این پروژه به بررسی مولکول بی آریل لاکتون و لاکتام به عنوان یک چرخنده ی مولکولی با استفاده از روش های محاسباتی ab initio پرداخته می شود. این محاسبات در سطح هارتری- فوک وسری پایه6-31g* می باشد.برطبق بررسی های به عمل امده بی آریل لاکتون پایدارتر از حلقه لاکتام بوده و می تواند به عنوان ساختار پایه در چرخنده های مولکولی در نظر گرفته شود.

ویژگی های الکترود، عامل تعیین کننده کلیدی مجموعه الکترود- غشا در پیل های سوختی هستند. حلال، یکی از پارامترهایی است که ساختار لایه کاتالیست در پیل سوختی را تحت تاثیر قرار می دهد. نشست لایه کاتالیست در بستر لایه نفوذ گازی نشان داده است که تنها به روش نشاندن جوهر بستگی ندارد، بلکه به ویژگی های حلال مورد استفاده برای پخش شدن کاتالیست و یونومر نیز بستگی دارد. لذا در این مطالعه، اثرات پخش حلال های آلی در جوهر کاتالیست پیل سوختی مورد ارزیابی قرار گرفته است. حلال های تحت بررسی آب، اتیلن گلیکول، اتانول، متانول و استون بودند. این حلال ها، رنج وسیعی از ویژگی های ثابت دی الکتریک، نقطه جوش و ویسکوزیته را پوشش می دهند. در این پژوهش، از اندازه گیری های ولتامتری چرخه ای، ولتامتری روبش خطی و بررسی مورفولوژی سطح الکترود توسط sem (میکروسکوپ الکترونی روبشی)، حلال مناسب برای تهیه جوهر کاتالیست کاتدی پیل سوختی انتخاب و بهینه شد. و نتایج بر حسب توزیع یونومر روی ذرات پلاتین و ساختار کاتالیست مورد بحث قرار گرفت. سپس با حلال بهینه شده، مجموعه الکترود- غشا (mea) ساخته شد و عملکرد تک پیل همراه با mea تهیه شده مورد ارزیابی قرار گرفت. ما دریافتیم که اتیلن گلیکول، بهترین عامل پخش بین حلال های آلی تست شده است. در اتیلن گلیکول، به علت نقطه جوش و ویسکوزیته بالای آن، کاتالیست پلاتین و یونومر نفیون پخش بهتری دارند و تک پیل سوختی بهترین عملکرد را با این حلال دارد.

پیل سوختی نوعی پیل الکتروشیمیایی است که انرژی شیمیایی حاصل از واکنش را مستقیما به انرژی الکتریکی تبدیل می کند. گرچه شیوه تجمع و اتصال اجزای یک پیل و تکنیک قرار دادن اجزا در کنار هم در کارایی پیل سوختی موثر است، ولی آنچه که از اهمیت ویژه ای در کارایی این مجموعه برخوردار است، ساختار الکترود است که سطح مشترک آن و غشاء نقش مهمی در کارایی یک پیل سوختی دارد. در این پژوهش از روش های ولتامتری چرخه ای، ولتامتری روبش خطی و کرونوآمپرومتری استفاده شد تا میزان بارگذاری پلاتین و محتوای نفیون در لایه کاتالیست کاتدی پیل سوختی و میزان غلظت آب اکسیژنه و سرعت چرخش الکترود در حین آزمایش های الکتروشیمیایی الکترود نفوذی گازی مشخص و بهینه شود.در قسمتی از کار نیز عملکرد دو نوع کاتالیست پلاتین با بستر کربنی 2? درصد با پلاتین با بستر کربنی 4? درصد با روش های ذکر شده، مقایسه شد. نتایج حاصل از هر روش تائیدی بر روش دیگر شد که بیان می داشت مقدار بارگذاری mg.?cm?^(-2) 2/? و محتوای نفیون 3? درصد وزنی کاتالیست در جوهر کاتالیست بالاترین دانسیته جریان را به خود اختصاص می دهند. و برای انجام تست های الکتروشیمیایی مقدار غلظت ?3/? مول بر لیتر از آب اکسیژنه به همراه سرعت 18?? دور بر دقیقه چرخش الکترود (بالاترین سرعت موجود الکترود) باعث می شود که به بهترین نتایج و بالاترین جریان ها برسیم. بین دو کاتالیست ذکر شده نیز بر خلاف انتظار کاتالیست پلاتین با بستر کربنی 2? درصد نسبت به پلاتین با بستر کربنی 4? درصد عملکرد بهتری را نشان داد.

آلودگی آبهای زیر زمینی به نیترات یکی از مهمترین مشکلات زیست محیطی در برخی از نواحی دنیاست. منابع آلوده کنندهء آبهای زیر زمینی و سطحی به نیترات شامل منابع طبیعی و انسان ساخت است. به دلیل حلالیت بسیار بالای نیترات این ترکیب به آسانی به درون خاک و سفره های آب زیرزمینی نفوذ می کند. در مناطقی که دارای نرخ بارندگی کم و پوشش گیاهی ضعیف است، آلودگی آبها به نیترات چشمگیر تر است. اگر مقدار یون نیترات در آب آشامیدنی بیش از حد مجاز باشد، می تواند سبب بیماریهای متهموگلوبینا در کودکان، اختلال در تیرویید، گواتر، افزایش فشار خون و سرطان معده شود.