نام پژوهشگر: محمد مهدی مرتضوی
محسن میرشاهی محمد مهدی مرتضوی
صفحات دو قطبی یکی از اجزای کلیدی پیل های سوختی پلیمری هستند که نقش مهمی را در وزن، حجم و هزینه ی یک بسته ی پیل سوختی ایفا می کنند. بنابراین تعیین یک جنس مناسب برای ساخت صفحات دو قطبی در بازده و قیمت یک پیل سوختی تاثیر بسزایی خواهد داشت. در ابتدا از گرافیت و فلزات برای ساخت صفحات دوقطبی استفاده می شد. امروزه با توجه به خوردگی و قیمت این مواد و همچنین رشد صنعت پلیمر، تحقیقات زیادی برای تولید صنعتی صفحات دو قطبی از نانوکامپوزیت های پلیمری رسانا در حال انجام است. هدف از این مطالعه، بررسی اثر افزودن نانولوله های کربنی چند جداره بر خواص کامپوزیت های پلی پروپیلن- کربن (گرافیت و دوده) به منظور ساخت صفحات دو قطبی با هدایت الکتریکی خوب، استحکام مکانیکی بالا و هزینه کم می باشد. برای این منظور، نانولوله های کربنی چند جداره در درصد وزنی های مختلف در ماتریس پلی پروپیلن با استفاده از آسیاب گلوله ای با انرژی بالا (hebm) توزیع گردید. سپس صفحات دوقطبی نانوکامپوزیتی حاوی سه نوع پرکننده کربنی (گرافیت، دوده و نانولوله های کربنی) با استفاده از اختلاط مذاب و پرس گرم قالب گیری شدند. اثر مقدار نانولوله های کربنی بر خواص الکتریکی، مکانیکی و حرارتی نانوکامپوزیت های ساخته شده، به عنوان اصلی ترین خواص مورد نظر مورد بررسی قرار گرفت. همچنین مطالعات مورفولوژیکی وساختارشناسی نمونه ها با استفاده از sem انجام شد. نتایج به دست آمده نشان داد که با افزایش درصد وزنی گرافیت (تا 70 درصد وزنی) در کامپوزیت ها، هدایت الکتریکی و مقاومت خمشی آن ها افزایش می یابد. نتایج همچنین نشان داد که به کار بردن هم زمان دوده و گرافیت برای افزایش هدایت الکتریکی کامپوزیت پلیمری موثر است. با توجه به تصاویر sem گرفته شده و رسانایی الکتریکی به دست آمده، ملاحظه شد که به کار بردن آسیاب گلوله ای انرژی بالا قبل از اختلاط مذاب باعث توزیع مناسبی از نانولوله های کربنی در کامپوزیت پلیمر- پرکننده های کربنی (گرافیت و دوده) شده و همچنین افزایش مقدار نانولوله ها باعث افزایش رسانایی الکتریکی کامپوزیت می شود. به عنوان مثال، افزودن 2 درصد وزنی از نانوله های کربنی چند جداره به کامپوزیت های پلیمر-کربن، باعث افزایش 133 و 75 درصدی در رسانایی الکتریکی کامپوزیت های پلی پروپیلن-گرافیت و پلی پروپیلن-گرافیت-دوده می شود. همچنین مشخص شد که افزایش مقدار نانولوله تا یک مقدار بحرانی (تا 1 درصد وزنی) باعث افزایش مقاومت خمشی کامپوزیت ها می شود. همچنین مشاهده شد که افزودن دوده به کامپوزیت ها باعث افزایش تخلخل و ایجاد ترک در آن ها می شود و افزودن نانولوله های کربنی خواص مکانیکی ضعیف شده ناشی از حضور دوده را تا حدودی بهبود می بخشند. نتایج همچنین نشان داد که با افزودن نانولوله های کربنی، پایداری حرارتی کامپوزیت ها افزایش می یابد و تمامی صفحات دوقطبی کامپوزیتی ساخته شده تا دمای 300 درجه ی سلسیوس پایدار هستند. این نشان می دهد که این صفحات حاوی نانولوله های کربنی، از نظر پایداری حرارتی برای پیل های سوختی پلیمری (دمای عملکرد: °c80 ) از این لحاظ مناسب هستند.
نیما نوریان علی دشتی
اسلیو لاستیکی یکی از مهمترین قطعات در رگلاتور جریان محوری (اکسیال فلو ولو) ایستگاههای تقلیل فشار گاز درون شهری و برون شهری (cgs & tbs) می باشد که در حال حاضر تقریباً به طور کامل از سوی سازندگان داخل کشور تولید و تامین می شود. مطالعه گزارشها، مشاهدات و ارزیابی های عملیاتی نشان می دهد که طول عمر نمونه های داخلی حدود نصف و گاهی کمتر از یک سوم نمونه مشابه خارجی (شرکت الستر) می باشد. ترکها، حفرات و نقایص سطحی، تاول زدگی و عدم دقیق نبودن اندازه اسلیوها از دلایل اصلی کیفیت پایین قطعات اسلیو داخلی می باشد که موجب باعث اتلاف انرژی، کاهش بازدهی و هدر رفتن سرمایه ملی در ایستگاههای تقلیل فشار می گردد. بررسی نتایج بدست آمده از خصوصیات فیزیکی-مکانیکی نمونه داخلی و خارجی 6 اینچ کلاس 600 جنس buna-n نشان می دهد که استحکام کششی و ازدیاد طول پارگی نمونه داخلی کمتر از حد استاندارد igs-m-in-202 بوده است. مقادیر متناظر بر اساس استاندارد مذکور به ترتیب حداقل 9 مگا پاسکال و 200% می باشد، در حالیکه برای قطعه اسلیو داخلی 6 اینچ کلاس 600 مقادیر مربوطه به ترتیب 9/6 مگا پاسکال و 126% بدست آمده است. از میان نمونه های آمیزه سازی با سه گرید مختلف nbr، فقط آمیزه (شماره 10) با میزان acn 34% و دوده n330 با phr 75 دارای استحکام کششی56/15 مگا پاسکال و ازدیاد طول پارگی حدود 202% است که در محدوده قابل قبول استاندارد فوق الذکر می باشد. مطالعات ما نشان می دهد فرمولاسیون مناسب آمیزه، استفاده از مخلوط کن داخلی به جای آسیاب دو-غلتکه جهت اختلاط، سیستم پخت با کنترل دمای مناسب به همراه هواگیری تحت خلا (جهت جلوگیری از تاول زدگیها و تله های هوا) و در صورت امکان قالبگیری تزریقی پیوسته به جای قالبگیری فشاری ناپیوسته در مرحله ولکانش اسلیو می تواند بر کیفیت قطعه اسلیو تولیدی تاثیر قابل توجهی داشته باشد. همچنین رعایت تمام الزامات مندرج( نه بخشی از آن) استاندارد igs-m-in-202 جهت دستیابی به قطعات اسلیو ساخت داخل با کیفیت بالاتر و بالتبع با زمان عمر سرویس دهی بیشتر و عملکرد بهتر ضروری می باشد.