کاربرد پلیمرهای زیستی در سامانه های پیل سوختی متانولی

استفاده از منابع سوخت فسیلی در تولید انرژی الکتریسیته مشکلات عمده زیست محیطی به همراه آورده است. اما نیاز روزافزون به انرژی گریزناپذیر است. تلاش برای ابداع و گسترش روش های نوین توجهات زیادی به خود معطوف ساخته است. در این راستا به تولید و بررسی سامانه های تولید انرژی مبتنی بر پیل سوختی پلیمری پرداخته شده است. کیتوسان به عنوان پلیمری زیستی که به طور فراوان در طبیعت یافت شده و سازگار با محیط زیست است، انتخاب گردید. با هدف بهبود رسانایی پروتنی، کیتوسان استخراجشده از پوست میگو به وسیله ایمیدازول و نانوسیلیکا به وسیله سولفونیک اسید اصلاح شیمیایی گردید. صحت اصلاح شیمیایی توسط آزمون مادون قرمز و آزمون گرماوزنی بررسی شد. خواص غشای نانوکامپوزیتی حاصله توسط آزمون گرماوزنی، جذب آب، رسانایی پروتنی و تراوایی متانول مورد مطالعه قرار گرفت. نتایج به دست آمده نشان دهنده بهبود پایداری فیزیکی-مکانیکی و حرارتی غشا است. در دمای محیط و در حضور آب، با اصلاح کیتوسان افزایش رسانایی پروتنی از 0/016 S.cm-1 به 0/018 S.cm-1 نشان از اثر گروه های ایمیدازولی در بهبود رسانایی پروتنی است. حضور گروه های منعطف آویزان ایمیدازول با تغییر مورفولوژی کیتوسان ایجاد بهتر کانال های رسانش پروتن را باعث شده است. در مرحله بعد، افزودن نانوسیلیکا سولفونه با ایجاد برهم کنش های اسید-باز و کاهش فاصله گروه های عاملی، رسانش پروتنی را به 0/022 S.cm-1 رسانده است. از طرفی حضور نانوذرات منجر به کاهش عبور متانول گشته و پارامتر انتخاب پذیری غشا را بیش از 2 برابر افزایش داده که با نفیون قابل مقایسه است. با افزایش دما رسانایی پروتنی کیتوسان اصلاح شده افزایش قابل توجهی نشان میدهد که میتواند نشان از بهبود انتقال پروتن از طریق سازوکار گراتهاس در این غشا باشد. به نظر میرسد غشای تولیدشده میتواند گزینه ای مناسب برایاستفاده در پیل سوختی متانولی باشد.