چرخه در هنگام طلوع آفتاب شروع می شود. نقطه a در شکل زمانی است که که کلکتور خورشیدی در دمای محیط ta و حداکثر غلظت ممکن از مبرد موجود در مواد جاذب است. گرمایش خورشیدی کلکتور از نقطه a به b، موجب افزایش فشار از pe به pc می شود، (جرم جذب شده همچنان ثابت است). در این فشار گاز مبرد شروع به آزاد شدن می کند و فشار تقریبا ثابت و معادل pc می ماند (فشار چگالش) . دمای جاذب تا دمای حداکثر چرخه، tg در نقطه d افزایش می یابد. نرخ دفع به دینامیک سیستم بستگی دارد : انتقال حرارت به جاذب و اتلاف گرمای چگالش به محیط اطراف. مبرد مایع توسط نیروی گرانش ابتدا به یک مخزن و یا به طور مستقیم به داخل تبخیرکننده جریان می یابد. فرایند دفع-چگالش حتی پس از اوج دما چرخه ادامه می یابد، تا زمانی با توجه به کاهش تدریجی در تابش خورشیدی دمای جاذب شروع به کاهش کند و فشار سیستم pc به pe کاهش می یابد. هنگامی که این فشار معادل فشار بخار اشباع مبرد در نقطه f شد، مبرد در تبخیرکننده شروع به جوشش می کند که باعث دریافت فوری گرما از محیط می شود در نتیجه چرخه ی تولید سرما، تکمیل و چرخه به نقطه a باز می گردد. جذب بخار ناشی از فرآیند تبخیر در طول مدت سرد شدن کلکتور به نقطه a ، به صورت گرما زا رخ می دهد بسیار مهم است که در هنگام جذب دمای ماده جاذب حتی الامکان به دمای محیط نزدیک باشد تا بتواند مقدار بیشتری از گاز مبرد را جذب نماید.

متمرکز کننده های سهموی مرکب یکی از انواع دریافت کننده خورشیدی است که برای کاربردهای حرارتی دمای پایین مزایای فراوانی دارد که از جمله می توان به بازدهی بیشتر نسبت به دریافت کننده های تخت و عدم نیاز به ردیابی خورشیدی و کاربری آسان اشاره کرد. در این پروژه یک متمرکز کننده سهموی مرکب پس از طراحی، ساخته شده است. مراحل طراحی شامل دو مرحله طراحی حرارتی و ساخت منعکس کننده ها می باشد. در مرحله طراحی حرارتی به پیش بینی و همچنین محاسبات اولیه آن جهت انتخاب و اندازه دریافت کننده مورد نظر پرداخته شده است پس از بدست آوردن معادله منعکس کننده ها با بررسی انواع مختلف منعکس کننده های سهموی مرکب نوع مورد نظر انتخاب شده است. در این پژوهش بررسی های انجام شده بر مبنای راستای قرار گیری دریافت کننده، نوع پوشش شفاف و نیز میزان دبی آب عبوری از سیستم مورد ارزیابی قرار گرفته است. به لحاظ راستای قرار گیری استقرار دریافت کننده در راستای شمالی-جنوبی بازدهی برابر با (48/37-85/30 درصد) دارد که نسبت به قرار گیری در راستای شرقی-غربی با بازدهی (32-43/26 درصد) عملکرد بهتری را نشان می دهد. به لحاظ دبی آب عبوری از سیستم برای دبی های 5/0، 1 و 5/1 لیتر بر دقیقه سیستم مورد آزمایش قرار گرفت که از این میان دبی 5/0 لیتر بر دقیقه بازدهی بالاتری را ثبت نموده است. در آزمایش های تکمیلی از دو جنس متفاوت پلکسی گلاس و شیشه با عبور انتخابی یک طرفه به عنوان پوشش شفاف متمرکز کننده استفاده شد که در این آزمایش شیشه با عبور انتخابی یک طرفه عملکرد بهتری را از خود نشان داد و بازدهی دستگاه به 34/42 درصد رسید. دمای خروجی بدست آمده در انتهای مراحل انجام آزمایش در حدود (68-58 درجه سلسیوس) بدست آمده است که این میزان به شرایط آب و هوایی منطقه مورد آزمایش بستگی داشته است. تمامی این آزمایش ها با استفاده از نور طبیعی خورشید به مدت 6 ساعت و به فاصله 3 ساعت از ظهر خورشیدی گرفته شده و آزمایش ها بر اساس استاندارد (ashrae 93) در محل پژوهشگاه مواد و انرژی واقع در شهرستان کرج انجام شده است.

چکیده محلولهای جامد بر پایه ی اکسید سریم با ساختار مکعبی فلوریت، به عنوان یک هادی مختلط یون و الکترون، دارای هدایت یونی بیشتری نسبت به زیرکونیای پایدار شده با ایتریا هستند. از این رو، استفاده از این ماده در ترکیب آند پیل سوختی اکسید جامد جاذبه بسیاری پیدا کرده است. در این پژوهش با توجه به نقش نانو ساختارهای گوناگون در بهبود خواص الکتروشمیایی و هدایتی آند، سعی شد تا برای اولین بار کامپوزیت ce 0/8 gd 0/2 o1/9 nio- به عنوان آند پیل سوختی اکسید جامد، به صورت نانو الیاف متخلخل از طریق الکتروریسی تهیه و عملکرد آن درsofc مورد ارزیابی قرار گیرد. در این پژوهش، اثر پارامترهای موثر فرآیند الکتروریسی بر مورفولوژی نانو الیاف سنتز شده از قبیل غلظت، ولتاژ، دمای کلسیناسیون، فاصله سوزن تا صفحه جمع کننده الیاف، نرخ تزریق و قطر داخلی سوزن مورد بررسی قرار گرفت. مشخصه های فیزیکی و شیمیایی نانو الیاف کامپوزیتی فوق توسط آنالیزهای xrd، tg/dta، ft-ir، sem،eds و bet ارزیابی شد. نتایج حاصل از xrdنشان داد که در نمونه های کلسینه شده در دمای?c 900، همه ی پیکها ی مربوط به دو فاز nio وgdc ظاهر می شوند که تشکیل نانو الیاف کامپوزیتی ce 0/8 gd 0/2 o1/9 nio- را به اثبات می رساند. قطر متوسط الیاف nio-gdc کلسینه شده در دمای?c 1000، nm 25±75 اندازه گیری شد. همچنین به منظور مقایسه مورفولوژی و ریز ساختار و نیز بررسی عملکرد الکتروشیمیایی آند الکتروریسی شده، نانو پودرnio-gdc با ترکیب مشابه به روش ژل احتراقی نیز سنتز شد. بررسی های bet نشان داد که سطح ویژه و حجم کل حفرات نانو الیاف مذکور به ترتیب 2/15و 3/3 برابر بیشتر از نانو ذرات سنتز شده به روش ژل احتراقی می باشد. در ادامه آندهای کامپوزیتی nio-gdc به شکل بدنه های بالک از سینتر قرص های خام تهیه شدند و هدایت یونی دو آند با میکروساختار متفاوت با استفاده از آنالیز طیف سنجی امپدانس در هوا و محدوده ی دمای ?c800-400 اندازه گیری شد. نتایج حاصل از امپدانس نشان داد که ریز ساختار و مورفولوژی آند در هدایت یونی تاثیر گذار است. عملکرد الکتروشیمیایی آند تهیه شده در این تحقیق، در یک تک سل با پایه الکترولیت ysz و ترکیب (ni-gdc/ysz/lsm) اندازه گیری شد. تک سل ساخته شده با آند الکتروریسی شده یک ولتاژ مدار باز v2/1و ماکسیمم چگالی توان mw/cm2 55 از خود نشان داد.

الکتروریسی روشی نسبتا ساده و موثر در تولید نانوالیاف پلیمری و سرامیکی است که در دهه گذشته مورد توجه دانشمندان بسیاری قرار گرفته است. نانوالیاف تولید شده به این روش به دلیل داشتن قطر کم، تخلخل و سطح ویژه بالا و همچنین ساختار بی نظم به هم تنیده شده، گزینه مناسبی برای کاربردهای فیلتراسیون در محیط های گازی و مایع به شمار می روند. در این پروژه دستگاه الکتروریسی برای اولین بار در پژوهشگاه ساخته شده و مورد بهره برداری قرار گرفت. پس از ساخت دستگاه، به منظور عیب یابی و آشنایی مقدماتی با عملکرد آن، پلی وینیل الکل تحت شرایط مختلف محلولی و فرآیندی ریسیده شد تا تمامی پارامترها برای این پلیمر بهینه و مشخص گردیده و تاثیر هر یک به طور مقدماتی مورد مطالعه قرار گیرد. در ادامه تمامی پارامترها برای پلی اکریلو نیتریل نیز بهینه شد و تاثیر ولتاژ اعمالی بر جریان الکتریکی جت، دانسیته بار حمل شده توسط جت، وزن الیاف نشسته شده بر روی جمع کننده، نرخ تغذیه جت و در نهایت قطر نانوالیاف بدست آمده به طور دقیق و کامل مورد بررسی قرار گرفته و روابط حاکم بر فرایند بدست آمد. از نانوالیاف پلی اکریلو نیتریل کامپوزیتی چند لایه با توزیع قطر متفاوت در هر لایه تهیه و تحت آزمون های تعیین سطح ویژه، خواص مکانیکی و تعیین زاویه تماس قرار گرفته و در نهایت ارزیابی خواص فیلتراسیون فاز مایع با استفاده از سیستم میلی پور و دستگاه شمارنده ذرات نوری در محیط آب صورت پذیرفت. نتایج نشان داد که کامپوزیت نانوالیاف حاصل دارای تخلخل، سطح ویژه و استحکام مکانیکی بالایی بوده و توانایی قابل توجه در حذف ذرات میکرونی از آب دارد. از فیلتر تهیه شده می توان در تصفیه آب و فاضلاب و همچنین تصفیه پساب های بیمارستانی از باکتری ها استفاده نمود.

در این پژوهش ترکیبی از روش ساده الکتروریسی و فرآیند سل-ژل برای تهیه نانوالیاف اکسید روی با متوسط قطر 70 نانومتر مورد استفاده قرار گرفته است. محلول آماده شده از مواد غیر سمی پلی وینیل الکل و استات روی، تحت فرآیند الکتروریسی قرار گرفت و الیاف به دست آمده در دمای نسبتا کمی کلسینه شد تا نانوالیاف اکسید روی تهیه شود. از آزمون حرارتی همزمان برای بررسی تشکیل نانوالیاف اکسید روی از مواد اولیه استفاده گردید. آزمون پراش اشعه ایکس به منظور آنالیز فاز تشکیل شده مورد استفاده قرار گرفت. روش های میکروسکوپی مختلفی مانند میکروسکوپ الکترونی روبشی، میکروسکوپ الکترونی عبوری و میکروسکوپ نیروی اتمی برای مطالعه مورفولوژی و اندازه گیری متوسط قطر الیاف به کار گرفته شد. طیف نگار مادون قرمز تبدیل فوریه نیز به منظور بررسی ترکیب شیمیایی الیاف الکتروریسی شده قبل و بعد از کلسینه کردن مورد استفاده قرار گرفت. سطح ویژه نمونه های تهیه شده توسط آزمون (bet) brunauer-emmett-teller مطالعه گردید و خواص نوری نانوالیاف اکسید روی توسط طیف سنجی فوتولومینسانس و طیف سنجی جذبی ماوراء بنفش- مرئی اندازه گیری شد. نتایج نشان داد که نانوالیاف اکسید روی به دست آمده از خلوص فازی و شیمیایی بالایی برخوردار بوده و تمامی این ویژگی ها به همراه سطح ویژه بالا، آنها را به گزینه مناسبی برای استفاده در نانوابزارها از جمله سنسورهای گازی و سلول های خورشیدی فعال شده با رنگ و ابزارهای نشر آبی/ ماوراء بنفش تبدیل می کند.

نانو الیاف کربنی مانند سایر نانوساختارهای تک بعدی مانند نانوسیمها و نانولوله ها مورد توجه بسیاری از محققان قرار گرفته است. از میان سایر روشهای تولید نانوالیاف امروزه الکتروریسی به عنوان روشی آسان، کارآمد، سریع و ارزان برای تولید انواع نانوالیاف پلیمری و سرامیکی معرفی شده است. در تحقیق حاضر نانوالیاف پلی اکریلونیتریل توسط الکتروریسی تهیه گردید و سپس توسط عملیات حرارتی به نانوالیاف کربنی تبدیل شد. تحولات ساختاری ایجاد شده در حین پیرولیز الیاف در دماهای مختلف، توسط طیف سنجی ft-ir بررسی گردیده و روند کلی واکنشهای انجام شده تشریح و بر اساس آن مکانیزم تشکیل نانوالیاف کربنی پیشنهاد شد. در این بررسی پارامتر eor (extent of reaction) به عنوان پارامتری ارزشمند جهت ارزیابی پیشرفت واکنشها در حین پایدار سازی الیاف محاسبه گردید که نشان داد افزایش دمای پایدارسازی سبب افزایش پیشرفت واکنش می شود. به منظور بررسی میزان گرافیتی شدن نانوالیاف در دماهای مختلف، میزان کاتالیست متفاوت و محیط عملیات حرارتی متفاوت از بررسی های طیف نگاری رامان استفاده گردید. با وجود این که ساختارهای تهیه شده به روش الکتروریسی عموما دارای باند g در cm-1 1590 هستند، اما در ساختار به دست آمده با استفاده از کاتالیست و یا توسط عملیات حرارتی در خلا، باند g در عدد موج متفاوتی شکل می کیرد که این موضوع خود بیانگر تفاوت در ساختار نانوالیاف کربنی تولید شده با استفاده از هر کدام از روش های فوق است. نتایج به دست آمده از آنالیز رامان با نتایج به دست آمده از پراش پرتو x مقایسه شد. در نهایت نانوالیاف تهیه شده به عنوان فاز استحکام بخش در تهیه ی الیاف کامپوزیتی pan تولید شده به روش الکتروریسی و مستحکم شده با نانو الیاف کربنی مورد استفاده قرار گرفت. در مرحله ی بعد به منظور بررسی خواص مکانیکی الیاف کامپوزیتی از آنالیز حرارتی مکانیکی دینامیک (dmta) استفاده شد. مشخص گردید که با افزایش درصد نانوالیاف کربنی در نانوکامپوزیت های به دست آمده از الکتروریسی، انتقال شیشه ای به دماهای بالاتر انتقال یافته و پایداری حرارتی الیاف کامپوزیتی افزایش می یابد. افزایش نانوالیاف کربنی به میزان wt%10 سبب افزایش مدول اتلاف به میزان 61/4 برابر نسبت به نمونه ی pan گردید. میزان افزایش مدول یانگ در نمونه ی الیاف کامپوزیتی حاوی wt%10 نانوالیاف کربنی به میزان 57/1 برابر نمونه ی pan می باشد. همچنین با افزایش درصد وزنی نانوالیاف کربنی در کامپوزیت، مدول یانگ افزایش یافته و از حدود gpa3/6 در الیاف pan به حدود gpa5/8 در الیاف کامپوزیتی با wt%10 نانوالیاف کربنی رسید. در پایان نیز مدول یانگ نانوالیاف کربنی تهیه شده در حدود gpa81±333 محاسبه شد.

نانوکامپوزیت های پلیمری امروزه بخش مهمی از تجارت دنیا را در بر می گیرد، که شامل صنایع خودروسازی (قطعات ریخته شده در اتوموبیل ها)، صنایع الکترونیک، لوازم خانگی، صنایع بسته بندی، قطعات هواپیما و تجهیزات ایمنی است. در میان انواع نانوکامپوزیت ها و تقویت کننده ها، تحقیقات بر روی نانوذرات sio2 به علت خواص ویژه آن به سرعت در حال توسعه می باشد. در این پژوهش تلاش بر ارتقاء خواص مکانیکی، فیزیکی و حرارتی رزین های اپوکسی به دو صورت نمونه حجیم و پوشش است. رزین اپوکسی مورد استفاده در این تحقیق دی گلایسیدیل اتر بیسفنل آ (dgeba) می باشد. رزین اپوکسی علی رغم دارا بودن خواص مختلف از قبیل پایداری حرارتی، پلیمری نسبتاً ترد و در برابر اشاعه ترک ضعیف است. سیلیکا به عنوان یکی از ذرات معدنی قابل افزودن به زمینه اپوکسی جهت بهبود چقرمگی و سایر خواص مکانیکی از جمله مقاومت به سایش پوشش ها مورد توجه خاص محققین بوده است. از طرف دیگر برای آن که نانوذرات سیلیکا به یک پراکنش مناسب در زمینه اپوکسی برسند ابتدا باید سطح این نانوذرات به روش های شیمیایی عامل دار شود. عملیات اصلاح سطح روی نانوذرات سیلیکا به وسیله گلایسی دوکسی پروپیل تری متوکسی سیلان (gptms) به عنوان یک عامل جفت کننده سیلانی انجام شده است. برای این منظور، سطح نانو ذرات سیلیکا قبل و بعد از عمل اصلاح به وسیله آزمون ftir مورد آنالیز قرار گرفت. همچنین مشاهده شد که در اثر اصلاح سطح از برخورد ذرات کاسته شده و در نتیجه ویسکوزیته کاهش می یابد. برای بررسی میزان پراکندگی ذرات تقویت کننده در نانوکامپوزیت از آزمون های میکروسکوپ نوری، afm وsem استفاده شد. نتایج حاصل از این آزمون ها قبل و بعد از اصلاح سطح نانو ذرات نشان داد که بعد از عملیات اصلاح سطح، پراکندگی ذرات در نانوکامپوزیت بسیار یکنواخت شده و میزان تجمع ذرات اندک است. تصاویر afm نشان می دهد اندازه ذرات سیلیکا در نانوکامپوزیت تهیه شده به طور متوسط 25 نانو متر است.

یکی از روشهای حذف آلاینده ها جذب مواد سمی، رنگدانه ها و گازهای فرار سرطانزا توسط کربن فعال با سطح ویژه بسیار بالا است. روش دیگری که امروزه به شدت مورد توجه قرار گرفته، تجزیه فوتوکاتالیستی آلاینده ها توسط tio2 است. از بین تمامی بسترها، نانوالیاف ساخته شده به روش الکتروریسی به علت سطح تماس زیاد آنها با محیط و نیز در دسترس بودن سطح نانوذرات برای مولکولهای در حال عبور هوا و یا آب بهترین گزینه می باشد. با ادغام این دو تکنیک، یعنی تثبیت نانوذرات تیتانیا بر روی نانوالیاف کربنی فعال، می توان فیلتر جاذب خود تمیز شونده ای ساخت که علاوه بر جذب مواد آلاینده، آنها را در تماس با نانوذرات تیتانیا قرار داده و با تماس uv تجزیه می کند. می توان پروژه حاضر را به 3 فاز مجزا تقسیم کرد. در فاز اول این پروژه نانوالیاف pan/tio2 با درصد وزنی های مختلف tio2 الکتروریسی شده و تاثیر میزان tio2 ، ولتاژ اعمالی، نرخ تغذیه و فاصله نازل تا جمع کننده بر روی مورفولوژی و قطر نانوالیاف توسط sem مورد بررسی قرار گرفت. پس از انجام آنالیز حرارتی و انتخاب دمای ?c250 به عنوان دمای پایدارسازی، نمونه حاوی %wt 10 نانوذرات tio2، در دماهای مختلف کربنی شده و تاثیر کربنیزاسیون بر روی اندازه ذرات و فاز کریستالی tio2 توسط آنالیز رامان بررسی شد. نتایج نشان داد که کربن در مرز دانه های tio2 مانع از رشد ذرات در دمای بالا شده و استحاله آناتاز به روتایل را نیز به تعویق می اندازد. پس از کربنیزاسیون، نانوالیاف تحت اکسیداسیون در دمای ?c400 قرار گرفتند، که بر اساس نتایج bet و afm موجب افزایش سطح ویژه از m2/g 50 به 1000 و زبری سطح از nm 18 به 76 گردیده ومکانیزم حاکم بر آن نیز پیشنهاد شد. این پدیده سبب افزایش میزان جذب آلاینده و تجزیه فوتوکاتالیستی گردید. در فاز دوم پروژه نانوالیاف pan از الکتروریسی محلول %wt 15 تهیه شده و پس از انجام آنالیز حرارتی و انتخاب دمای مناسب تحت پایدارسازی و کربنیزاسیون در دماهای مختلف قرار گرفته و مکانیزم حاکم بر روند کربنیزاسیون توسط ftir بررسی گردید. عملیات اکسیداسیون نیز بر روی نانوالیاف کربنی شده در دمای ?c1000 انجام شده و تاثیر آن بر روی میزان گرافیت به کربن آمورف و اندازه کریستالیتهای گرافیت توسط آنالیز رامان بررسی گردید. نتایج حاکی از افزایش میزان گرافیت در ساختار و اندازه کریستالها نسبت به نمونه کربنی شده در دمای ?c 1200 بود. سپس نانوالیاف حاصل با سل حاوی نانوذرات tio2پوشش داده شده و توپوگرافی و آبدوستی آنها توسط afm و contact angle مورد بررسی قرار گرفت. نتایج، حاکی از افزایش آبدوستی ریزلایه ها در تماس با uv می باشد. فاز سوم ساخت نانولوله های tio2با ترکیب روش سل- ژل و تکنیک سنتز با شابلون بود. نانوالیاف pan الکتروریسی شده، در دو دمای محیط و ?c 90 با سل حاوی نانوذرات tio2 پوشش داده شده و سپس با پیرولیز در دمای ?c 600 ، شابلون حذف شده و وب سفیدرنگ متشکل از نانولوله های tio2 بدست آمد. نتایج حاصل از sem نشان دهنده توخالی بودن الیاف بوده و نتایج حاصل از afm نشان داد که نانولوله ها متشکل از ذرات tio2 است که از نانوالیاف pan الگوبرداری کرده اند. مقایسه طیف edx نانولوله های tio2 و نانوالیاف pan پوشش داده شده با tio2 نشان داد که میزان جذب tio2 بر روی ریزلایه pan حدود 30 درصد وزنی است. آنالیز رامان و xrd آناتاز بودن ساختار آنها را ثابت نموده و با توجه به نتایج رامان می توان ادعا نمود که کربن علاوه بر جلوگیری از رشد و استحاله آناتاز، سطح نانوذرات tio2 را نیز با کربن آلائیده است. بررسیهای ساختاری، فازی، ترشوندگی سطحی، مورفولوژیکی و تخلخل ها توسط xrd, afm, sem, raman, bet, ftir, edx, contact angle در هر بخش انجام شد. در انتها خواص فوتوکاتالیستی کلیه نانوساختارهای سنتز شده در هر سه فاز پروژه، توسط متیلن بلو در فاز مایع و اتانول در فاز گازی مورد بررسی قرار گرفت. نتایج نشان داد که جذب اولیه و نرخ تجزیه بر روی نانوالیاف cnf/tio2 حاوی %wt 10 تیتانیا پس از اکسیداسیون نسبت به سایر نمونه ها بیشتر است. در مورد نمونه های پوشش داده شده با سل tio2 نیز نانوالیاف کربنی اکسید شده که پس از پوشش دهی با سل در دمای 400 کلسینه شده اند، بهترین نتیجه را داشته و پس از 1 ساعت حدود 95% متیلن بلو را تجزیه نمود. علت آن افزایش بلورینگی tio2 و نیز قدرت جذب نانوالیاف کربنی اکسید شده می باشد. بنابراین می توان گفت این پایان نامه به طور کلی، شامل مجموعه فعالیتهائی در زمینه تثبیت نانوذرات تیتانیا به روشهای مختلف بر روی ساختارهای رشته ای نانوالیاف با رویکرد ساخت یک فیلتر با خواص فوتوکاتالیستی مناسب جهت تصفیه آلاینده های هوا در سیستمهای تهویه است.

پلیمرهای هادی مواد جالبی برای تحقیقات پایه ای با کاربردهای فنی هستند. اخیرا توجهات روز افزونی به مصرف این پلیمرها برای حفاظت از فلزات در برابر خوردگی شده است.در این تحقیق به مطالعه خواص ضد خوردگی پوشش های پلی پیرول که به روش الکتروشیمیایی بر سطح فولاد 316l پلیمریزه شده است، در محیط شبیه سازی شده بدن انسان پرداخته شده است.نتایج نشان دادند که so4 -2 بعنوان آنیون مخالف بهترین انتخاب برای رسیدن به یک لایه چسبنده و متراکم با بیشترین مقاومت به خوردگی است درحالیکه -cl بدترین بود.

استفاده بی رویه از ذخایر سوخت فسیلی (ذغال سنگ، نفت و گاز) برای تولید برق در دو قرن اخیر، موجب اتمام این منابع انرژی و افزایش آلاینده های زیست محیطی در جهان شده است به طوری که کشورهای مختلف برای انتخاب و تامین مناسب ترین فناوری های انرژی پاک، ارزان، کوچک و کارامد نسبت به منابع سوخت فسیلی و هسته ای، با چالش مواجهه شده اند. پیل سوختی اکسید جامد (sofc)، وسیله مناسبی برای تبدیل انرژی شیمیایی سوخت به انرژی الکتریکی است. sofc نسبت به انواع دیگر پیل های سوختی، به دلیل مواد نسبتا ارزان، دوام الکترولیت جامد، تنوع سوخت مصرفی، راندمان کاری بالاتر و توان برق بیشتر، هم اکنون در زمره تجهیزات تولید برق کارامد به شمار می رود. عملکرد دما بالای sofc، موجب تخریب حرارتی، کاهش عمر و افزایش هزینه می شود آنقدر که هدف اصلی در توسعه sofc، کاهش دمای کاری است. برای جبران تلفات الکتریکی حاصل از کاهش دما، نیاز به الکترولیت هایی با هدایت الکتریکی بالاتر و نیز ارتقا کارایی کاتد و آند است. سرمت نیکل/سریا دوپه شده با گادولینیم (ni/gdc)، با هدایت الکتریکی بیشتر نسبت به آند نیکل/زیرکونیا تثبیت شده با ایتریا (ni/ysz)، به عنوان آند معمول پیل سوختی اکسید جامد (sofc) در دمای بالا و متوسط بکار می رود. اهمیت کاهش دمای کاری ایجاب می کند تا کارایی آند ni/gdc به منظور کاربرد در دمای پایین، ارتقا یابد. در این پژوهش، برای اولین بار از آسیاب پرانرژی در قیاس با آسیاب معمولی جهت آماده سازی تر پودر nio0.6:gdc200.4 wt% استفاده شد. تاثیر نوع آسیاب مکانیکی تر بر ریزساختار پودر، کامپوزیت، سرمت و آند به کمک آنالیزهای psa، xrd و sem و نیز بر کارایی آند ni/gdc در سوخت h2 مرطوب در محدوده c° 600-400 (lt-sofc) بوسیله طیف سنجی امپدانس الکتروشیمیایی (eis) آندی مورد بررسی قرار گرفت. در اثر 2 ساعت آسیاب کاری، پودر نانوکامپوزیت nio/gdc با اندازه ذرات ریزتر، اندازه دانه کوچکتر و کرنش پسماند بیشتر نسبت به پودر حاصل از آسیاب معمولی بدست آمد. شدت فرایند آسیاب و خواص مکانیکی فازهای nio و gdc بویژه مدول یانگ در این رابطه تعیین کننده بود. پودرهای nio/gdc به روش چاپ توری روی الکترولیت gdc، شکل دهی و سینتر شدند. با بهبود نفوذ ماده در دمای سینتر c°1350، ریزساختاری متخلخل با اتصالات سطح-به-سطح بین ذرات حاصل شد. توزیع همگن ذرات شبه کروی منجر به رشددانه محدود ریزساختار کامپوزیت nio/gdc تهیه شده از پودر آسیاب پرانرژی شد. اندازه گیری eis آندی به کمک پیل ni/gdc|gdc|pd و تحلیل سازوکار کارایی آند براساس شبیه سازی مدار معادل الکتریکی انجام گردید. بهینه سازی ساخت آند ni/gdc با کاربرد پودر آسیاب پرانرژی علاوه بر 35% کاهش مقاومت پلاریزاسیون آندی و 20% کاهش انرژی فعالسازی مربوط به واکنش اکسایش h2، فرایندهای انتقال بار و تفکیک/جذب/نفوذ h2، منجر به رشددانه کمتر پس از عملکرد lt-sofc به دلیل توزیع همگن ذرات در ریزساختار شد. این امر نقش موثر اصلاح ریزساختاری پودر را در اثر آسیاب پرانرژی بر کارایی آند ni/gdc اثبات نمود. در مرحله بعد، آند بهینه به منظور افزایش بیشتر کارایی، تحت فرایند آغشته سازی تر کاتالیزورهای فلزی m=pt,pd,rh,ru قرار گرفت و برای اولین بار، از پیش ماده های کلریدی استفاده گردید. ریزساختار و کارایی آندهای آغشته سازی شده m-ni/gdc برای واکنش اکسایش h2 در lt-sofc بررسی شد. نتایج آغشته سازی mg/cm2 03/0 کاتالیزورهای m در آند ni/gdc، افزایش اندازه نانوذرات را به ترتیب pd>pt>rh>ru نشان داد. قابلیت سینتر نانوذرات براساس ttamman و تمایل به تبخیر فلزات کاتالیزوری در محیط احیا، علت روند مذکور تشخیص داده شد. مقایسه مقاومت پلاریزاسیون آندهای آغشته سازی شده بدون تاثیرپذیری از اندازه نانوذرات، نشانگر افزایش کارایی آندها به ترتیب آغشته سازی با pd>ru>pt>rh بود. ارتقا بیشتر کارایی آند pd-ni/gdc ناشی از برتری خواص کاتالیزوری پالادیم برای اکسایش h2 نسبت به دیگر کاتالیزورها تشخیص داده شد. در نهایت، تاثیر آغشته سازی پالادیم با 1 تا 8 بار بارگذاری بر ریزساختار و کارایی آندهای آغشته سازی شده pd-ni/gdc برای اکسایش h2 به تفصیل مورد بررسی قرار گرفت. با کاهش دمای تکلیس به c°600، فاز pdo، نشانگر عدم حضور فاز کلریدی تضعیف کننده کاتالیزوری تشخیص داده شد. دراحیا درجا در محیط هیدروژن، تشکیل بلورک های pd0 فلزی رشدیافته در امتداد صفحات {111} و pdhx، موید سازوکار سرریزی h2 برای انتقال گونه فعال هیدروژن بود. کارایی آندهای pd-ni/gdc، متاثر از میزان بارگذاری پالادیم، ابتدا کاهش و در بارگذاری های بیش از حد معمول، به نحو چشمگیری (حدود100%) افزایش یافت. دلیل این موضوع، تغییر سازوکار نانوساختارسازی پالادیم، از کلوخه سازی شدید به سمت تشکیل سازه متخلخل بهم پیوسته ای از نانوذرات ریزدانه (nm40?) بدون ارجحیت در پوشش ذرات ni یا gdc بود. بررسی xps آند mg/cm2 pd-ni/gdc 26/0 نشان داد که بواسطه آزمون پیل، 45 درصد از pd0 فلزی حاصل از احیا به pdo تبدیل می شودکه نتیجه انتقال گونه های فعال اکسیژن gdc به نانوذرات پالادیم و مشارکت آنها در اکسایش h2 از طریق سرریزی اکسیژن بود. ظهور pd0/pdo، شاهد مستقیمی برای انتقال گونه های فعال اکسیژن و هیدروژن با سازوکار سرریزی تحت lt-sofc، نشانگر تغییر محل های فعال واکنش اکسایش h2 در اثر بارگذاری پالادیم از سطح آند ni/gdc به زوج ردکس pd0/pdo و موید حفظ بهتر مشخصه نانومتری ذرات در آند pd-ni/gdc بود. کلید واژه: lt-sofc، آند ni/gdc، آسیاب پر انرژی، آغشته سازی، نانوذرات فلزی.