بررسی و انتخاب ماده الاستومری مناسب با پتانسیل استفاده به عنوان آب بند در پیل سوختی پلیمری

در پیل سوختی پلیمری برای نگهداری هیدروژن و اکسیژن/هوا در ناحیه مربوط به خود، وجود واشر آب بندی در هر سل ضروری است. پایداری واشرهای آب بندی تاثیر بسیار زیادی بر روی طول عمر عملیاتی و عملکرد الکتروشیمیایی پیل سوختی می گذارد. هدف از این تحقیق یافتن ماده الاستومری مناسب جهت استفاده به عنوان آب بند در پیل سوختی پلیمری است. برای این کار چهار نوع ماده الاستومری که بهترین خواص را برای این کار داشتند، انتخاب شدند. جهت بررسی پایداری مواد در محیط پیل سوختی پلیمری، نمونه هایی از آنها به مدت 90 روز و تحت دمای عملیاتی پیل سوختی پلیمری در داخل محلول شبیه سازی شده با محیط پیل سوختی قرار گرفت و آزمایش های مختلف شیمیایی و مکانیکی بر روی آنها انجام شد. مواد انتخاب شده nitrile butadiene rubber (nbr)، fluorocarbon elastomer (fkm)، ethylene propylene diene monomer rubber (epdm) و silicone rubber (sr) بودند. نتایج آزمایشگاهی نشان داد که واکنش های شیمیایی بر روی شرایط سطحی و خواص مکانیکی موادی که در محلول شبیه سازی شده غوطه ور شده بودند، تأثیر گذاشته است. تخریب شیمیایی صورت گرفته در مواد nbr و sr به صورت پاره شدن زنجیره های پلیمری در ساختار آن ها و همچنین حل شدن مواد پرکننده در داخل محیط شبیه سازی شده است. مواد fkm و epdm پایداری خوبی در محیط شبیه سازی شده داشتند. مقدار نشت پرکننده ها در این مواد بسیار کم بوده و تغییر شیمیایی عمده در ساختار آن ها مربوط به تشکیل پیوندهای عرضی است. از بین این دو ماده می توان گفت که epdm به خاطر داشتن نیروی آب بندی بیشتر و وارهیدگی تنشی کمتر که جزو مهم ترین پارامترهای موثر بر عملکرد آب بندی هستند، گزینه بهتری است. در نهایت از بین موادی که در این تحقیق مورد بررسی قرار گرفتند، ماده epdm به عنوان بهترین گزینه جهت آب بندی پیل سوختی پلیمری توصیه می گردد.