ساخت صفحات دو قطبی بر پایه ماتریس پلی پروپیلن جهت کاربرد در پیل های سوختی پلیمری

استفاده از انرژی پاک از دیر باز یکی از دغدغه های بشر بوده است. بدین منظور روش های متنوعی برای تولید انرژی پاک پی گیری شده است. یکی از بهترین گزینه های پیش روی بشر انرژی هیدروژنی و استفاده از پیل های سوختی می باشد. از میان پیل های سوختی، نوع پیل سوختی پلیمری به دلیل بهره مندی از بازده بالا در کنار کارکرد در دمای پائین برای کاربردهای متنوعی نظیر کاربردهای قابل حمل و استفاده در خودرو گسترش قابل توجهی یافته است. یکی از مهم ترین قسمت های پیل سوختی پلیمری صفحات دوقطبی می باشند. صفحات دو قطبی که انتقال الکترون را بر عهده دارند دارای انواع متفاوتی مانند گرافیتی، فلزی و کامپوزیت های پلیمری رسانا می باشند. در این پژوهش ساخت صفحات دوقطبی بر پایه پلی پروپیلن همراه با استفاده از افزودنی های هادی الکتریسیته مختلف مانند گرافیت، گرافن و دو نوع دوده نانومتری پی گیری شد. همچنین از پلی پروپیلن پیوند زده شده با مالئیک انیدرید و واکس پلی اتیلن برای بهبود پراکندگی ذرات افزودنی استفاده شد. تولید گرافن بر اساس روش کاهش شیمیایی هامر پیش رفت. بعد از تولید گرافن آزمون هایی مانند پراش اشعه ایکس، طیف سنج فروسرخ و میکروسکوپ نیروی اتمی برای بررسی ماده تولیدی استفاده شد. آزمون پراش اشعه ایکس افزایش در مقدار فاصله بین صفحات با اکسید کردن صفحات گرافیتی رانشان داد. استفاده از طیف سنج فروسرخ، ارتعاش کششی گروه های c-o (هیدروکسیل) در cm-1 1056، ارتعاش کششی گروه های c-o )اپوکسی) در عدد موجcm-1 1166، ارتعاش کششی گروه های c-o کربوکسیل درcm-1 1427 ، ارتعاش کششی گروه های c=o(کربونیل) در cm-1 1728و ارتعاش کششی گروه های o-hدر بازه عدد موجیcm-1 3100-3600 برای اکسید گرافیت را نشان داد. بعد از کاهش توسط هیدرات هیدرازین اکثر عوامل موجود بجز عوامل هیدروکسیلی کاهش و تبدیل به پیوند دوگانه شدند. میکروسکوپ نیروی اتمی نشان داد که بیشتر صفحات دارای ضخامتی در حدود 1 نانومتر و کمتر می باشند. برای تولید صفحات دوقطبی پیل سوختی پلیمری پلی پروپیلن به عنوان زمینه در نظر گرفته شد. برای مخلوط کردن و ذوب کردن مواد از دستگاه مخلوط کن داخلی و برای قالب گیری از روش قالب گیری تراکمی استفاده شد. برای بررسی اثر پلی پروپیلن پیوند زده شده با مالئیک انیدرید و واکس پلی اتیلن بر پراکندگی ذرات گرافن در پلی پروپیلن از میکروسکوپ نوری عبوری استفاده شد. نتایج میکروسکوپ نوری عبوری نشان داد که استفاده از پلی پروپیلن پیوند زده شده با مالئیک انیدرید بدلیل قطبی بودن تأثیرگذارتر بر روی پراکندگی ذرات گرافن می باشد. برای بررسی خواص مورد نیاز صفحات دوقطبی پیل سوختی پلیمری تولید شده آزمون های هدایت الکتریکی و استحکام خمشی استفاده شد. بهترین نمونه در آزمون هدایت الکتریکی نمونه با 7% وزنی دوده نوع آکزونابل با هدایت الکتریکی s/cm 63/104بود. برای بررسی استحکام خمشی از آزمون خمش سه نقطه ای استفاده شد. بهترین نمونه از نظر استحکام خمشی نمونه دارای 1% وزنی گرافن بود. آزمون میکروسکوپ روبشی الکترونی برای بررسی ریخت شناسی ترکیبات استفاده شد. این آزمون نشان داد که استفاده از گرافن به دلیل ساختار صفحه ای می تواند در لحظه قالب گیری در جهت عمود بر فشار قالب قرار گرفته و باعث افزایش مسیرهای هادی الکتریسیته شود.