بررسی فعالسازی پیل سوختی پلیمری به روش جریان ثابت، پتانسیل ثابت و روش ترکیبی و ارائه روشی جدید در فرآوری الکترود نفوذ گازی براساس تکنیک فراصوت

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.