Ανάπτυξη πολυμερικών ηλεκτρολυτών που βασίζονται σε ομάδες κινολίνης
Στην εποχή μας επιτακτική ανάγκη είναι η αναζήτηση νέων, ανανεώσιμων πηγών ενέργειας με σκοπό την αντιμετώπιση του ενεργειακού προβλήματος του πλανήτη. Στις ήδη υπάρχουσες τεχνολογίες ανανεώσιμεων πηγών ενέργειας, όπως είναι οι φωτοβολταϊκές διατάξεις, τα κελιά καυσίμου κα., μεγάλη έμφαση έχει δοθεί...
| Κύριος συγγραφέας: | |
|---|---|
| Άλλοι συγγραφείς: | |
| Μορφή: | Thesis |
| Γλώσσα: | Greek |
| Έκδοση: |
2018
|
| Θέματα: | |
| Διαθέσιμο Online: | http://hdl.handle.net/10889/11242 |
| id |
nemertes-10889-11242 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| institution |
UPatras |
| collection |
Nemertes |
| language |
Greek |
| topic |
Κυψελίδες καυσίμου πολυμερικής μεμβράνης υψηλών θερμοκρασιών Πολυμερικοί ηλεκτρολύτες Πολυμερικές μεμβράνες Κινολίνη Διασυνδεδεμένες μεμβράνες High temperature polymer electrolyte membrane fuel cells HT-PEMFCs Polymer membranes Polymer electrolytes Quinoline Cross-linked membranes 621.312 429 |
| spellingShingle |
Κυψελίδες καυσίμου πολυμερικής μεμβράνης υψηλών θερμοκρασιών Πολυμερικοί ηλεκτρολύτες Πολυμερικές μεμβράνες Κινολίνη Διασυνδεδεμένες μεμβράνες High temperature polymer electrolyte membrane fuel cells HT-PEMFCs Polymer membranes Polymer electrolytes Quinoline Cross-linked membranes 621.312 429 Νάννου, Παναγιώτα Ραφαηλία Ανάπτυξη πολυμερικών ηλεκτρολυτών που βασίζονται σε ομάδες κινολίνης |
| description |
Στην εποχή μας επιτακτική ανάγκη είναι η αναζήτηση νέων, ανανεώσιμων πηγών ενέργειας με σκοπό την αντιμετώπιση του ενεργειακού προβλήματος του πλανήτη. Στις ήδη υπάρχουσες τεχνολογίες ανανεώσιμεων πηγών ενέργειας, όπως είναι οι φωτοβολταϊκές διατάξεις, τα κελιά καυσίμου κα., μεγάλη έμφαση έχει δοθεί στην ανάπτυξη καινοτόμων υλικών, ικανών στην αύξηση της απόδοσής τους και στην κάλυψη έτσι των ενεργειακών απαιτήσεων του πλανήτη.
Στην παρούσα μεταπτυχιακή διπλωματική εργασία συντέθηκαν υλικά με στόχο να χρησιμοποιηθούν σε κυψελίδες καυσίμου πολυμερικής μεμβράνης υψηλής θερμοκρασίας λειτουργίας (PEMFC). Οι δομές βασίστηκαν σε ένα αρωματικό σύστημα κινολινικού δακτυλίου, εξαιτίας της ομάδας αζώτου, η οποία ενισχύει την πρόσληψη φωσφορικού οξέος κατά τον εμποτισμό των μεμβρανών. Σχεδιάστηκε και πραγματοποιήθηκε (και σε μεγάλη κλίμακα) μια νέα συνθετική πορεία λίγότερων σταδίων βασισμένη σε χρήση χλωρο - παραγώγων, πιο οικονομική και λιγότερο χρονοβόρα, αλλά εξίσου αποδοτική. Προέκυψε έτσι ένα διδραστικό μονομερές τύπου ΑΒ το οποίο έχει την ικανότητα να ομοπολυμερίζεται, συγκεκριμένα η 2-πενταφθοροφαινυλο-4-φαινυλο-6-(4-υδροξυφαινυλο) κινολίνη, η οποία φέρει δύο δραστικές ομάδες, μια ομάδα φαινόλης και μία ομάδα υπερφθοριωμένου φαινυλίου.
Για την ενίσχυση των επιθυμητών ιδιοτήτων μηχανικής, χημικής και θερμικής αντοχής, έγιναν πειράματα διασύνδεσης της κεντρικής πολυμερικής αλυσίδας μέσα από θερμική κατεργασία αλλά και με χημική αντίδραση με μόρια – διασυνδετές άλλες αρωματικές διόλες, σε ποσοστά έως και 30% mol.
Τα αποτελέσματα ήταν ικανοποιητικά, με το χαρακτηρισμό των μεμβρανών να αποδεικνύει τη μεγάλη σταθερότητα των υλικών, ακόμα και μετά από ακραίες συνθήκες θερμοκρασίας και χρήσης οξέων. Τέλος, έγιναν μετρήσεις ιοντικής αγωγιμότητας σε επιλεγμένες μεμβράνες, οι οποίες έδωσαν εξαιρετικά αποτελέσματα και ολοκλήρωσαν την εικόνα, καθιστώντας αυτές τις μεμβράνες κατάλληλες για την εφαρμογή τους σε κυψελίδες καυσίμου ανταλλαγής πρωτονίων. |
| author2 |
Καλλίτσης, Ιωάννης |
| author_facet |
Καλλίτσης, Ιωάννης Νάννου, Παναγιώτα Ραφαηλία |
| format |
Thesis |
| author |
Νάννου, Παναγιώτα Ραφαηλία |
| author_sort |
Νάννου, Παναγιώτα Ραφαηλία |
| title |
Ανάπτυξη πολυμερικών ηλεκτρολυτών που βασίζονται σε ομάδες κινολίνης |
| title_short |
Ανάπτυξη πολυμερικών ηλεκτρολυτών που βασίζονται σε ομάδες κινολίνης |
| title_full |
Ανάπτυξη πολυμερικών ηλεκτρολυτών που βασίζονται σε ομάδες κινολίνης |
| title_fullStr |
Ανάπτυξη πολυμερικών ηλεκτρολυτών που βασίζονται σε ομάδες κινολίνης |
| title_full_unstemmed |
Ανάπτυξη πολυμερικών ηλεκτρολυτών που βασίζονται σε ομάδες κινολίνης |
| title_sort |
ανάπτυξη πολυμερικών ηλεκτρολυτών που βασίζονται σε ομάδες κινολίνης |
| publishDate |
2018 |
| url |
http://hdl.handle.net/10889/11242 |
| work_keys_str_mv |
AT nannoupanagiōtaraphaēlia anaptyxēpolymerikōnēlektrolytōnpoubasizontaiseomadeskinolinēs AT nannoupanagiōtaraphaēlia developmentofpolymerelectrolytesbasedonquinolinegroups |
| _version_ |
1771297279628541952 |
| spelling |
nemertes-10889-112422022-09-05T20:31:49Z Ανάπτυξη πολυμερικών ηλεκτρολυτών που βασίζονται σε ομάδες κινολίνης Development of polymer electrolytes based on quinoline groups Νάννου, Παναγιώτα Ραφαηλία Καλλίτσης, Ιωάννης Ντεϊμεντέ, Χρυσοβαλάντω Παπαϊωάννου, Διονύσιος Nannou, Panagiota Rafailia Κυψελίδες καυσίμου πολυμερικής μεμβράνης υψηλών θερμοκρασιών Πολυμερικοί ηλεκτρολύτες Πολυμερικές μεμβράνες Κινολίνη Διασυνδεδεμένες μεμβράνες High temperature polymer electrolyte membrane fuel cells HT-PEMFCs Polymer membranes Polymer electrolytes Quinoline Cross-linked membranes 621.312 429 Στην εποχή μας επιτακτική ανάγκη είναι η αναζήτηση νέων, ανανεώσιμων πηγών ενέργειας με σκοπό την αντιμετώπιση του ενεργειακού προβλήματος του πλανήτη. Στις ήδη υπάρχουσες τεχνολογίες ανανεώσιμεων πηγών ενέργειας, όπως είναι οι φωτοβολταϊκές διατάξεις, τα κελιά καυσίμου κα., μεγάλη έμφαση έχει δοθεί στην ανάπτυξη καινοτόμων υλικών, ικανών στην αύξηση της απόδοσής τους και στην κάλυψη έτσι των ενεργειακών απαιτήσεων του πλανήτη. Στην παρούσα μεταπτυχιακή διπλωματική εργασία συντέθηκαν υλικά με στόχο να χρησιμοποιηθούν σε κυψελίδες καυσίμου πολυμερικής μεμβράνης υψηλής θερμοκρασίας λειτουργίας (PEMFC). Οι δομές βασίστηκαν σε ένα αρωματικό σύστημα κινολινικού δακτυλίου, εξαιτίας της ομάδας αζώτου, η οποία ενισχύει την πρόσληψη φωσφορικού οξέος κατά τον εμποτισμό των μεμβρανών. Σχεδιάστηκε και πραγματοποιήθηκε (και σε μεγάλη κλίμακα) μια νέα συνθετική πορεία λίγότερων σταδίων βασισμένη σε χρήση χλωρο - παραγώγων, πιο οικονομική και λιγότερο χρονοβόρα, αλλά εξίσου αποδοτική. Προέκυψε έτσι ένα διδραστικό μονομερές τύπου ΑΒ το οποίο έχει την ικανότητα να ομοπολυμερίζεται, συγκεκριμένα η 2-πενταφθοροφαινυλο-4-φαινυλο-6-(4-υδροξυφαινυλο) κινολίνη, η οποία φέρει δύο δραστικές ομάδες, μια ομάδα φαινόλης και μία ομάδα υπερφθοριωμένου φαινυλίου. Για την ενίσχυση των επιθυμητών ιδιοτήτων μηχανικής, χημικής και θερμικής αντοχής, έγιναν πειράματα διασύνδεσης της κεντρικής πολυμερικής αλυσίδας μέσα από θερμική κατεργασία αλλά και με χημική αντίδραση με μόρια – διασυνδετές άλλες αρωματικές διόλες, σε ποσοστά έως και 30% mol. Τα αποτελέσματα ήταν ικανοποιητικά, με το χαρακτηρισμό των μεμβρανών να αποδεικνύει τη μεγάλη σταθερότητα των υλικών, ακόμα και μετά από ακραίες συνθήκες θερμοκρασίας και χρήσης οξέων. Τέλος, έγιναν μετρήσεις ιοντικής αγωγιμότητας σε επιλεγμένες μεμβράνες, οι οποίες έδωσαν εξαιρετικά αποτελέσματα και ολοκλήρωσαν την εικόνα, καθιστώντας αυτές τις μεμβράνες κατάλληλες για την εφαρμογή τους σε κυψελίδες καυσίμου ανταλλαγής πρωτονίων. Nowadays, it is imperative to seek new, renewable energy sources to address the global energy problem. In existing renewable energy technologies, such as photovoltaic devices, fuel cells, etc., great emphasis has been paid on the development of innovative materials capable of increasing the devices’ efficiency trying to meet the energy requirements of the planet. In this postgraduate diploma thesis materials were synthesized for use in high-temperature polymeric membrane fuel cells (PEMFC). The designed and sunthesized materials were based on a aromatic quinoline ring, due to the nitrogen group, which enhances the uptake of phosphoric acid during the impregnation of the membranes. A new synthetic course of fewer stages based on the use of chloroderivatives was designed and realized (also on a large scale), which proved more economical and less time consuming but equally efficient. Thus, a biphasic AB type monomer, having the ability to homopolymerize, was prepared, namely the 2-pentafluorophenyl-4-phenyl-6- (4-hydroxyphenyl) quinoline, which has two functional groups, a phenol group and a perfluorinated phenyl group. In order to enhance the mechanical, chemical and thermal resistance properties, experiments were carried out to crosslink the central polymer chain through heat treatment but also by chemical reaction using as molecular crosslinkers other aromatic diols up to a 30 mol% content. The results were satisfactory, with the membranes’ characterization proving the high stability of the materials, even after extreme temperature and acid conditions. Finally, ionic conductivity measurements were made on selected membranes, which yielded excellent results, proving that these membranes are suitable for applications in high temperature polymer/proton exchange membrane fuel cells. 2018-05-14T14:59:23Z 2018-05-14T14:59:23Z 2018-11-07 Thesis http://hdl.handle.net/10889/11242 gr 6 application/pdf |
