Σύνθεση και μελέτη των ιδιοτήτων αλκαλικών πολυμερικών ηλεκτρολυτών για ενεργειακές εφαρμογές
Τα αποθέματα των ορυκτών καυσίμων είναι αυτά που κατά κύριο λόγο καλύπτουν τις ενεργειακές ανάγκες της σύγχρονης εποχής. Η εξάντληση των αποθεμάτων τους και η συνεχής επιβάρυνση της ατμόσφαιρας έχει οδηγήσει την παγκόσμια ερευνητική κοινότητα να στραφεί στην εύρεση εναλλακτικών τεχνολογιών που να εί...
| Κύριος συγγραφέας: | |
|---|---|
| Άλλοι συγγραφείς: | |
| Μορφή: | Thesis |
| Γλώσσα: | Greek |
| Έκδοση: |
2019
|
| Θέματα: | |
| Διαθέσιμο Online: | http://hdl.handle.net/10889/12259 |
| id |
nemertes-10889-12259 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| institution |
UPatras |
| collection |
Nemertes |
| language |
Greek |
| topic |
Αλκαλικές κυψελίδες καυσίμου Αλκαλικές πολυμερικές μεμβράνες Πυριδίνια Ιμιδαζόλια Πολυμερικά μίγματα Alkaline fuel cells Alkaline polymeric membranes Pyridinium Imidazolium Polymer blends |
| spellingShingle |
Αλκαλικές κυψελίδες καυσίμου Αλκαλικές πολυμερικές μεμβράνες Πυριδίνια Ιμιδαζόλια Πολυμερικά μίγματα Alkaline fuel cells Alkaline polymeric membranes Pyridinium Imidazolium Polymer blends Τσαγδή, Άρτεμις Σύνθεση και μελέτη των ιδιοτήτων αλκαλικών πολυμερικών ηλεκτρολυτών για ενεργειακές εφαρμογές |
| description |
Τα αποθέματα των ορυκτών καυσίμων είναι αυτά που κατά κύριο λόγο καλύπτουν τις ενεργειακές ανάγκες της σύγχρονης εποχής. Η εξάντληση των αποθεμάτων τους και η συνεχής επιβάρυνση της ατμόσφαιρας έχει οδηγήσει την παγκόσμια ερευνητική κοινότητα να στραφεί στην εύρεση εναλλακτικών τεχνολογιών που να είναι οικονομικά βιώσιμες και φιλικές προς το περιβάλλον. Μία εκ των πλέον υποσχόμενων τεχνολογιών είναι αυτή των κυψελίδων καυσίμου.
Οι κυψελίδες καυσίμου έχουν την ικανότητα να μετατρέπουν απευθείας τη χημική ενέργεια ενός καυσίμου σε ηλεκτρική. Οι αλκαλικές κυψελίδες καυσίμου (AFCs) αποτελούν μία από τις πλέον ταχέως αναπτυσσόμενες κυψελίδες καυσίμου στον ερευνητικό τομέα. Οι αλκαλικές πολυμερικές μεμβράνες, που αποτελούν τον στερεό ηλεκτρολύτη, διαδραματίζουν τον σημαντικότερο ρόλο στη λειτουργία των AFCs καθώς μεταφέρουν ιόντα υδροξυλίου (ΟΗ-). Επομένως θα πρέπει να εμφανίζουν μηχανική και θερμική σταθερότητα αλλά και βελτιωμένη χημική αντοχή.
Στην παρούσα μεταπτυχιακή εργασία πραγματοποιήθηκε σύνθεση και μελέτη νέων αλκαλικών πολυμερικών ηλεκτρολυτών που φέρουν δύο διαφορετικά είδη θετικά φορτισμένων ομάδων, όπως είναι τα πυριδίνια και τα ιμιδαζόλια. Αρχικά πραγματοποιήθηκε σύνθεση μονομερών πυριδινίων με υποκατάσταση στις θέσεις 2, 4 και 6 καθώς και η σύνθεση των αντίστοιχων ομοπολυμερών. Τα ομοπολυμερή αυτά μετατράπηκαν στα αντίστοιχα πυριδίνια, ωστόσο, εξαιτίας της αδυναμίας σχηματισμού μεμβρανών και της περιορισμένης αλκαλικής τους σταθερότητας, παρασκευάστηκαν εναλλακτικές μεμβράνες που βασίζονται σε πολυμερικά μίγματα. Συγκεκριμένα, για την παρασκευή των μιγμάτων χρησιμοποιήθηκαν αρωματικοί πολυαιθέρες με υψηλά μοριακά βάρη ως πολυμερικές μήτρες και συμπολυμερή που βασίζονται στο βινυλο βενζυλο σκελετό στον οποίο είναι συνδεδεμένη η κατιονική ομάδα. Οι κατιονικές ομάδες που επιλέχθηκαν ήταν άλκυλο υποκατεστημένα ιμιδαζόλια καθώς και τριμεθυλοϋποκατεστημένα πυριδίνια. Οι μεμβράνες που παρασκευάστηκαν χαρακτηρίστηκαν με διάφορες τεχνικές (ATR-FTIR φασματοσκοπία, SEM μικροσκοπία, θερμοσταθμική ανάλυση TGA). Επίσης, μελετήθηκε η ικανότητα εμποτισμού τους στο νερό καθώς και η αλκαλική τους σταθερότητα. |
| author2 |
Ντεϊμεντέ, Χρυσοβαλάντω |
| author_facet |
Ντεϊμεντέ, Χρυσοβαλάντω Τσαγδή, Άρτεμις |
| format |
Thesis |
| author |
Τσαγδή, Άρτεμις |
| author_sort |
Τσαγδή, Άρτεμις |
| title |
Σύνθεση και μελέτη των ιδιοτήτων αλκαλικών πολυμερικών ηλεκτρολυτών για ενεργειακές εφαρμογές |
| title_short |
Σύνθεση και μελέτη των ιδιοτήτων αλκαλικών πολυμερικών ηλεκτρολυτών για ενεργειακές εφαρμογές |
| title_full |
Σύνθεση και μελέτη των ιδιοτήτων αλκαλικών πολυμερικών ηλεκτρολυτών για ενεργειακές εφαρμογές |
| title_fullStr |
Σύνθεση και μελέτη των ιδιοτήτων αλκαλικών πολυμερικών ηλεκτρολυτών για ενεργειακές εφαρμογές |
| title_full_unstemmed |
Σύνθεση και μελέτη των ιδιοτήτων αλκαλικών πολυμερικών ηλεκτρολυτών για ενεργειακές εφαρμογές |
| title_sort |
σύνθεση και μελέτη των ιδιοτήτων αλκαλικών πολυμερικών ηλεκτρολυτών για ενεργειακές εφαρμογές |
| publishDate |
2019 |
| url |
http://hdl.handle.net/10889/12259 |
| work_keys_str_mv |
AT tsagdēartemis synthesēkaimeletētōnidiotētōnalkalikōnpolymerikōnēlektrolytōngiaenergeiakesepharmoges AT tsagdēartemis synthesisandstudyofthepropertiesofalkalinepolymericelectrolytesforenergyapplications |
| _version_ |
1771297147392622592 |
| spelling |
nemertes-10889-122592022-09-05T05:37:45Z Σύνθεση και μελέτη των ιδιοτήτων αλκαλικών πολυμερικών ηλεκτρολυτών για ενεργειακές εφαρμογές Synthesis and study of the properties of alkaline polymeric electrolytes for energy applications Τσαγδή, Άρτεμις Ντεϊμεντέ, Χρυσοβαλάντω Ντεϊμεντέ, Χρυσοβαλάντω Καλλίτσης, Ιωάννης Ρασσιάς, Γεράσιμος Tsagdi, Artemis Αλκαλικές κυψελίδες καυσίμου Αλκαλικές πολυμερικές μεμβράνες Πυριδίνια Ιμιδαζόλια Πολυμερικά μίγματα Alkaline fuel cells Alkaline polymeric membranes Pyridinium Imidazolium Polymer blends Τα αποθέματα των ορυκτών καυσίμων είναι αυτά που κατά κύριο λόγο καλύπτουν τις ενεργειακές ανάγκες της σύγχρονης εποχής. Η εξάντληση των αποθεμάτων τους και η συνεχής επιβάρυνση της ατμόσφαιρας έχει οδηγήσει την παγκόσμια ερευνητική κοινότητα να στραφεί στην εύρεση εναλλακτικών τεχνολογιών που να είναι οικονομικά βιώσιμες και φιλικές προς το περιβάλλον. Μία εκ των πλέον υποσχόμενων τεχνολογιών είναι αυτή των κυψελίδων καυσίμου. Οι κυψελίδες καυσίμου έχουν την ικανότητα να μετατρέπουν απευθείας τη χημική ενέργεια ενός καυσίμου σε ηλεκτρική. Οι αλκαλικές κυψελίδες καυσίμου (AFCs) αποτελούν μία από τις πλέον ταχέως αναπτυσσόμενες κυψελίδες καυσίμου στον ερευνητικό τομέα. Οι αλκαλικές πολυμερικές μεμβράνες, που αποτελούν τον στερεό ηλεκτρολύτη, διαδραματίζουν τον σημαντικότερο ρόλο στη λειτουργία των AFCs καθώς μεταφέρουν ιόντα υδροξυλίου (ΟΗ-). Επομένως θα πρέπει να εμφανίζουν μηχανική και θερμική σταθερότητα αλλά και βελτιωμένη χημική αντοχή. Στην παρούσα μεταπτυχιακή εργασία πραγματοποιήθηκε σύνθεση και μελέτη νέων αλκαλικών πολυμερικών ηλεκτρολυτών που φέρουν δύο διαφορετικά είδη θετικά φορτισμένων ομάδων, όπως είναι τα πυριδίνια και τα ιμιδαζόλια. Αρχικά πραγματοποιήθηκε σύνθεση μονομερών πυριδινίων με υποκατάσταση στις θέσεις 2, 4 και 6 καθώς και η σύνθεση των αντίστοιχων ομοπολυμερών. Τα ομοπολυμερή αυτά μετατράπηκαν στα αντίστοιχα πυριδίνια, ωστόσο, εξαιτίας της αδυναμίας σχηματισμού μεμβρανών και της περιορισμένης αλκαλικής τους σταθερότητας, παρασκευάστηκαν εναλλακτικές μεμβράνες που βασίζονται σε πολυμερικά μίγματα. Συγκεκριμένα, για την παρασκευή των μιγμάτων χρησιμοποιήθηκαν αρωματικοί πολυαιθέρες με υψηλά μοριακά βάρη ως πολυμερικές μήτρες και συμπολυμερή που βασίζονται στο βινυλο βενζυλο σκελετό στον οποίο είναι συνδεδεμένη η κατιονική ομάδα. Οι κατιονικές ομάδες που επιλέχθηκαν ήταν άλκυλο υποκατεστημένα ιμιδαζόλια καθώς και τριμεθυλοϋποκατεστημένα πυριδίνια. Οι μεμβράνες που παρασκευάστηκαν χαρακτηρίστηκαν με διάφορες τεχνικές (ATR-FTIR φασματοσκοπία, SEM μικροσκοπία, θερμοσταθμική ανάλυση TGA). Επίσης, μελετήθηκε η ικανότητα εμποτισμού τους στο νερό καθώς και η αλκαλική τους σταθερότητα. The reserves of fossil fuels are those that primarily cover the energy needs of the modern era. The depletion of stocks and the continuing burden of atmosphere has lead the global research community to focus on finding alternative technologies that are economically viable and environmentally friendly. One of the most promising technologies is that of fuel cells. Fuel cells have the ability to directly convert the chemical energy of a fuel into electricity. Alkaline fuel cells (AFCs) are one of the fastest growing fuel cells in the research sector. Alkaline polymeric membranes, which form the solid electrolyte, play the most important role in the function of AFCs as they carry hydroxyl ions (OH-). So they have to show mechanical and thermal stability as well as improved chemical resistance. In this master thesis synthesis and study of new alkaline-polymeric electrolytes that carry two different kinds of positively charged groups such as pyridinium and imidazolium is reported. Initially, the composition of pyridinium monomer, with substitution at positions 2, 4 and 6 and their respective homopolymer took place. The homopolymers were converted into the corresponding pyridinium, however, due to the inability of membrane formation and their limited alkaline stability, alternative membranes based on polymer blends were produced. Specifically, aromatic polyethers with high molecular weights (as polymeric matrices) and copolymers based on vinyl benzyl backbone which is connected to the cationic group were used for the preparation of polymeric blend. The cationic groups, were alkyl substituted imidazoles as well as trimethylsubstituted pyridines. The prepared membranes were characterized with various techniques (ATR-FTIR spectroscopy, SEM microscopy, TGA thermogravimetric analysis). Their water soak capacity as well as their alkaline stability were also studied. 2019-06-30T11:20:30Z 2019-06-30T11:20:30Z 2018-10 Thesis http://hdl.handle.net/10889/12259 gr 6 application/pdf |
