Ανάπτυξη αλκαλικών πολυμερικών ηλεκτρολυτών
Η παρούσα ΜΔΕ είχε ως αντικείμενο την ανάπτυξη αλκαλικών πολυμερικών ηλεκτρολυτών που φέρουν ομάδες φωσφονίων. Οι πολυμερικές αλκαλικές μεμβράνες χρησιμοποιούνται στις αλκαλικές κυψελίδες καυσίμου και αποτελούν τον στερεό ηλεκτρολύτη. Ο πολυμερικός ηλεκτρολύτης, που βρίσκεται στην καρδιά της κυψελίδ...
| Κύριος συγγραφέας: | |
|---|---|
| Άλλοι συγγραφείς: | |
| Μορφή: | Thesis |
| Γλώσσα: | Greek |
| Έκδοση: |
2017
|
| Θέματα: | |
| Διαθέσιμο Online: | http://hdl.handle.net/10889/10481 |
| id |
nemertes-10889-10481 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| institution |
UPatras |
| collection |
Nemertes |
| language |
Greek |
| topic |
Αλκαλικά κελιά καυσίμου Αλκαλικοί πολυμερικοί ηλεκτρολύτες Αλκαλικές πολυμερικές μεμβράνες Διασυνδεδεμένες μεμβράνες Φωσφονιακά άλατα Alkaline fuel cells Alkaline polymeric electrolytes Polymeric membranes Crosslinked membranes Phosphonium groups 541.34 |
| spellingShingle |
Αλκαλικά κελιά καυσίμου Αλκαλικοί πολυμερικοί ηλεκτρολύτες Αλκαλικές πολυμερικές μεμβράνες Διασυνδεδεμένες μεμβράνες Φωσφονιακά άλατα Alkaline fuel cells Alkaline polymeric electrolytes Polymeric membranes Crosslinked membranes Phosphonium groups 541.34 Παπακωνσταντίνου, Πηλέας-Ανδρέας Ανάπτυξη αλκαλικών πολυμερικών ηλεκτρολυτών |
| description |
Η παρούσα ΜΔΕ είχε ως αντικείμενο την ανάπτυξη αλκαλικών πολυμερικών ηλεκτρολυτών που φέρουν ομάδες φωσφονίων. Οι πολυμερικές αλκαλικές μεμβράνες χρησιμοποιούνται στις αλκαλικές κυψελίδες καυσίμου και αποτελούν τον στερεό ηλεκτρολύτη. Ο πολυμερικός ηλεκτρολύτης, που βρίσκεται στην καρδιά της κυψελίδας, πρέπει να χαρακτηρίζεται απο υψηλή ιοντική αγωγιμότητα, ικανοποιητική χημική και θερμική σταθερότητα καθώς και ικανοποιητικές μηχανικές ιδιότητες.
Στα πλαίσια της διπλωματικής εργασίας, πραγματοποιήθηκε η σύνθεση και η μελέτη νέων πολυμερικών ηλεκτρολυτών που φέρουν ομάδες φωσφονίου. Αρχικά, έγιναν προσπάθειες σύνθεσης μονομερών που φέρουν ομάδες φωσφίνης ή τα αντίστοιχα φωσφονιακά άλατα, με σκοπό να πολυμεριστούν. Η σύνθεση αυτών των μονομερών δεν προτιμήθηκε στη συνέχεια, λόγω της δυσκολίας απομόνωσης και καθαρισμού των προϊόντων, καθώς και λόγω των μικρών αποδόσεων που επιτεύχθηκαν. Έτσι, πραγματοποιήθηκε σύνθεση μονομερών που φέρουν p-τολυλομάδες που μπορούν να τροποποιηθούν στη βενζυλική θέση μετά τον πολυμερισμό. Μετά τον πολυμερισμό έγινε η εισαγωγή διαφορετικών φωσφονιακών ομάδων και ελήφθησαν οι αντίστοιχες μεμβράνες. Χρήση της τρις-(τριμεθοξυφαίνυλο) φωσφίνης έδωσε τις μεμβράνες με τις καλύτερες μηχανικές ιδιότητες. Οι μεμβράνες χαρακτηρίστηκαν ως προς τη χημική και θερμική στους σταθερότητα, ενώ έγινε μελέτη του μηχανισμού υποβάθμισης τους. Στη συνέχεια για να βελτιωθεί η μηχανική τους υπόσταση, έγινε χημική διασύνδεση των μεμβρανών. Οι διασυνδεδεμένες μεμβράνες είχαν καλύτερες μηχανικές ιδιότητες και έδειξαν υψηλή χημική και θερμική σταθερότητα μετά από βύθιση τους σε υδ. δ/μα KOH 1M για 960 ώρες στους 60oC. Τέλος, έγιναν μετρήσεις της ιοντικής τους αγωγιμότητας σε κελί που αναπτύχθηκε από το Εργαστήριο Πολυμερών του Τμήματος Χημείας σε συνεργασία με το Μηχανουργείο του Πανεπιστημίου Πατρών. |
| author2 |
Ντεϊμεντέ, Χρυσοβαλάντω |
| author_facet |
Ντεϊμεντέ, Χρυσοβαλάντω Παπακωνσταντίνου, Πηλέας-Ανδρέας |
| format |
Thesis |
| author |
Παπακωνσταντίνου, Πηλέας-Ανδρέας |
| author_sort |
Παπακωνσταντίνου, Πηλέας-Ανδρέας |
| title |
Ανάπτυξη αλκαλικών πολυμερικών ηλεκτρολυτών |
| title_short |
Ανάπτυξη αλκαλικών πολυμερικών ηλεκτρολυτών |
| title_full |
Ανάπτυξη αλκαλικών πολυμερικών ηλεκτρολυτών |
| title_fullStr |
Ανάπτυξη αλκαλικών πολυμερικών ηλεκτρολυτών |
| title_full_unstemmed |
Ανάπτυξη αλκαλικών πολυμερικών ηλεκτρολυτών |
| title_sort |
ανάπτυξη αλκαλικών πολυμερικών ηλεκτρολυτών |
| publishDate |
2017 |
| url |
http://hdl.handle.net/10889/10481 |
| work_keys_str_mv |
AT papakōnstantinoupēleasandreas anaptyxēalkalikōnpolymerikōnēlektrolytōn AT papakōnstantinoupēleasandreas developmentofalkalinepolymericelectrolytes |
| _version_ |
1771297319179780096 |
| spelling |
nemertes-10889-104812022-09-05T20:40:25Z Ανάπτυξη αλκαλικών πολυμερικών ηλεκτρολυτών Development of alkaline polymeric electrolytes Παπακωνσταντίνου, Πηλέας-Ανδρέας Ντεϊμεντέ, Χρυσοβαλάντω Ντεϊμεντέ, Χρυσοβαλάντω Καλλίτσης, Ιωάννης Ρασσιάς, Γεράσιμος Papakonstantinou, Pileas-Andreas Αλκαλικά κελιά καυσίμου Αλκαλικοί πολυμερικοί ηλεκτρολύτες Αλκαλικές πολυμερικές μεμβράνες Διασυνδεδεμένες μεμβράνες Φωσφονιακά άλατα Alkaline fuel cells Alkaline polymeric electrolytes Polymeric membranes Crosslinked membranes Phosphonium groups 541.34 Η παρούσα ΜΔΕ είχε ως αντικείμενο την ανάπτυξη αλκαλικών πολυμερικών ηλεκτρολυτών που φέρουν ομάδες φωσφονίων. Οι πολυμερικές αλκαλικές μεμβράνες χρησιμοποιούνται στις αλκαλικές κυψελίδες καυσίμου και αποτελούν τον στερεό ηλεκτρολύτη. Ο πολυμερικός ηλεκτρολύτης, που βρίσκεται στην καρδιά της κυψελίδας, πρέπει να χαρακτηρίζεται απο υψηλή ιοντική αγωγιμότητα, ικανοποιητική χημική και θερμική σταθερότητα καθώς και ικανοποιητικές μηχανικές ιδιότητες. Στα πλαίσια της διπλωματικής εργασίας, πραγματοποιήθηκε η σύνθεση και η μελέτη νέων πολυμερικών ηλεκτρολυτών που φέρουν ομάδες φωσφονίου. Αρχικά, έγιναν προσπάθειες σύνθεσης μονομερών που φέρουν ομάδες φωσφίνης ή τα αντίστοιχα φωσφονιακά άλατα, με σκοπό να πολυμεριστούν. Η σύνθεση αυτών των μονομερών δεν προτιμήθηκε στη συνέχεια, λόγω της δυσκολίας απομόνωσης και καθαρισμού των προϊόντων, καθώς και λόγω των μικρών αποδόσεων που επιτεύχθηκαν. Έτσι, πραγματοποιήθηκε σύνθεση μονομερών που φέρουν p-τολυλομάδες που μπορούν να τροποποιηθούν στη βενζυλική θέση μετά τον πολυμερισμό. Μετά τον πολυμερισμό έγινε η εισαγωγή διαφορετικών φωσφονιακών ομάδων και ελήφθησαν οι αντίστοιχες μεμβράνες. Χρήση της τρις-(τριμεθοξυφαίνυλο) φωσφίνης έδωσε τις μεμβράνες με τις καλύτερες μηχανικές ιδιότητες. Οι μεμβράνες χαρακτηρίστηκαν ως προς τη χημική και θερμική στους σταθερότητα, ενώ έγινε μελέτη του μηχανισμού υποβάθμισης τους. Στη συνέχεια για να βελτιωθεί η μηχανική τους υπόσταση, έγινε χημική διασύνδεση των μεμβρανών. Οι διασυνδεδεμένες μεμβράνες είχαν καλύτερες μηχανικές ιδιότητες και έδειξαν υψηλή χημική και θερμική σταθερότητα μετά από βύθιση τους σε υδ. δ/μα KOH 1M για 960 ώρες στους 60oC. Τέλος, έγιναν μετρήσεις της ιοντικής τους αγωγιμότητας σε κελί που αναπτύχθηκε από το Εργαστήριο Πολυμερών του Τμήματος Χημείας σε συνεργασία με το Μηχανουργείο του Πανεπιστημίου Πατρών. In the present Master’s Thesis the focus was on the design of alkaline polymeric electrolytes bearing phosphonium groups. Alkaline polymeric membranes are the main component of alkaline exchange membrane fuel cells and play the role of the solid electrolyte. Thus, the polymeric electrolyte, being the 'heart' of the cell, needs to display high ionic conductivity, chemical and thermal stability, as well as exceptional mechanical properties. As part of this dissertation thesis, new polymeric electrolytes bearing phosphonium groups were developed. Initially, the focus was to synthesize monomers bearing phosphine or phosphonium groups in order to use them in polymerization reactions. The purification of these monomers was difficult while very low yields were obtained. Thus, we proceeded with the synthesis of monomers bearing p-tolyl groups that can be functionalized via post polymerization modification. After polymerization different phosphonium groups were introduced into the polymers and alkaline membranes were obtained. Use of tris-(trimethoxyphenyl) phosphine yielded membranes with acceptable mechanical properties. Consequently, the chemical and thermal stability of the membranes were assessed and a thorough study of their degradation mechanism was conducted. In order to improve the membranes’ mechanical properties a crosslinking reaction was chosen. The crosslinked membranes showed improved mechanical properties and exceptional chemical and thermal stabilities after immersion in 1M KOH for 960 hours at 60oC. Finally, their ionic conductivities were measured in a cell developed by the Advanced Polymers Hybrid Nanomaterials Research Laboratory in collaboration with the Mechanical Workshop of University of Patras. 2017-08-22T07:05:00Z 2017-08-22T07:05:00Z 2016-07-12 Thesis http://hdl.handle.net/10889/10481 gr 12 application/pdf |
