Please use this identifier to cite or link to this item:
https://cuir.car.chula.ac.th/handle/123456789/75531
Title: | Improvement of sulfonated polysulfone membrane for direct methanol fuel cell : effect of zeolite Y and sulfonated graphene oxide |
Other Titles: | การพัฒนาแผ่นเยื่อแลกเปลี่ยนโปรตอนจากซัลโฟเนท พอลิ-ซัลโฟน เพื่อใช้ในเซลล์เชื้อเพลิงจากเมทานอล; ผลของการเติมซีโอไลต์ วายและ ซัลโฟเนท กราฟีนออกไซด์ |
Authors: | Phuwadon Bunlengsuwan |
Advisors: | Kitipat Siemanond Anuvat Sirivat |
Other author: | Chulalongkorn University. The Petroleum and Petrochemical College |
Advisor's Email: | No information provided Anuvat.S@Chula.ac.th |
Subjects: | Methanol as fuel Graphene oxide เชื้อเพลิงเมทานอล กราฟีนออกไซด์ |
Issue Date: | 2015 |
Publisher: | Chulalongkorn University |
Abstract: | The proton exchange membranes (PEMs) are being developed intensively due to their great potential as a promising power source for transportation, residential, and portable applications. In this work, the novel PEMs consisting of inorganic fillers embedded in sulfonated polysulfone (S-PSF) were fabricated. The effect of zeolite Y and sulfonated graphene oxide (S-GO) was investigated on the thermal and mechanical stability, water uptake, proton conductivity, and methanol permeability. The proton conductivity of S-PSF/zeolite Y membrane increased with increasing zeolite Y content, in parallel with the methanol permeability. It was due to its water retention property. The highest proton conductivity was found at 3 % v/v of S-GO because of the increment of sulfonic acid groups by incorporating of S-GO. The S-GO particles positively affected for blocking water and methanol molecules, caused by the increasing of interfacial interaction between S-PSF and S-GO, leading to the decreases in the water uptake and methanol permeability. Besides, the hybrid membranes, which were S-PSF membrane mixing with both zeolite Y and S-GO, were investigated. They also showed better performance than the pristine S-PSF and Nafion 117 membrane. Therefore, all composite membranes are a potential candidate for being used in DMFC applications. |
Other Abstract: | แผ่นเยื่อแลกเปลี่ยนโปรตอน กำลังถูกพัฒนาอย่างต่อเนื่อง เพื่อเป็นแหล่งกำเนิดพลังงานแบบพกพา และประยุกต์ใช้กับยานพาหนะ และอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ แนฟิออน (Nafion) เป็นพอลิเมอร์ที่ใช้แผ่นเยื่อแลกเปลี่ยนโปรตอนอย่างแพร่หลายในเซลล์เชื้อเพลิงจากเมทานอล เพราะมันมีความสามารถในการนำโปรตอน และคุณสมบัติทางกายภาพสูง แต่อย่างไรก็ตาม แผ่นเยื่อแลกเปลี่ยนโปรตอนจากแนฟิออน มีจุดด้อยอยู่ที่ค่าการแพร่ผ่านของเมทานอลที่สูง ซึงทำให้สิ้นเปลืองเชื้อเพลิง และประสิทธิภาพของเซลล์เชื้อเพลิงนั้นลดลง อีกทั้งราคาของแผ่นเยื่อแลกเปลี่ยนโปรตอนจากแนฟิออนนั้นค่อนช้างสูง จึงเป็นเหตุผลทำให้มีการพัฒนาแผ่นเยื่อชนิด แลกเปลี่ยนโปรตอนอย่างต่อเนื่อง ในงานวิจัยนี้ ซัลโฟเนท พอลิซัลโฟน (Sulfonated polysulfone, S-PSF) ได้ถูกเตรียมเป็นแผ่นเยื่อชนิดแลกเปลี่ยนโปรตอน โดยการเติมวัสดุเติมแต่งเข้าไป ได้แก่ชีโอไลต์ วาย (zeolite Y) และซัลโฟเนท กราฟีนออกไซด์ (Sulfonated graphene oxide, S-GO) สำหรับระบบที่เติมซีโอไลต์ วาย พบว่า ค่าการนำของโปรตอนและค่าการแพร่ผ่านของเมทานอลของแผ่นเยื่อมีค่าสูงขึ้น เนื่องมาจากคุณสมบัติการกักเก็บน้ำของซีโอไลต์ วาย ซึ่งสามารถช่วยให้โปรตอนเคลื่อนที่ได้ดียิ่งขึ้น และสำหรับระบบที่เติม S-GO พบว่า ค่าการนำของโปรตอนเพิ่มขึ้นได้สูงสุดที่ร้อยละ 3 โดยปริมาตร เพราะว่าสามารถเกิดอันตรกิริยาระหว่าง S-PSF และ S-GO ทำให้สามารถมีช่องว่างสำหรับเคลื่อนที่ของโปรตอนมากขึ้น แต่อันตรกิริยานี้เมื่อมีมากขึ้น จะทำให้ไปลดช่องว่างการแพร่ผ่านของน้ำและเมทานอล ส่งผลต่อการลดลงของค่าการดูดซึมของน้ำและค่าการแพร่ผ่านของเมทานอล นอกเหนือจากนี้ แผ่นเยื่อชนิดแลกเปลี่ยนโปรตอนแบบไฮบริดได้ถูกเตรียมขึ้นด้วยเช่นกัน ซึ่งแผ่นเยื่อไฮบริดนี้จะใช้ทั้งซีโอไลต์ วาย และ S-GO เป็นวัสดุเติมแต่ง โดยพบว่าแผ่นเยื่อชนิดแลกเปลี่ยนโปรตอนแบบไฮบริด ยังคงแสดงประสิทธิภาพที่ดีกว่าแผ่นเยื่อ S-PSF และ แผ่นเยื่อจากแนฟิออน เพราะฉะนั้น จากผลการทดลองในงานวิจัยนี้แผ่นเยื่อชนิดแลกเปลี่ยนโปรตอนแบบคอมโพสิตมีศักยภาพที่ดีสำหรับการใช้ในเซลล์เชื้อเพลิงจากเมทานอล และสามารถใช้แทนจะแผ่นเยื่อจากแนฟิออนได้อีกด้วย |
Description: | Thesis (M.S.)--Chulalongkorn University, 2015 |
Degree Name: | Master of Science |
Degree Level: | Master's Degree |
Degree Discipline: | Petrochemical Technology |
URI: | http://cuir.car.chula.ac.th/handle/123456789/75531 |
URI: | http://doi.org/10.14457/CU.the.2015.1456 |
metadata.dc.identifier.DOI: | 10.14457/CU.the.2015.1456 |
Type: | Thesis |
Appears in Collections: | Petro - Theses |
Files in This Item:
File | Description | Size | Format | |
---|---|---|---|---|
Phuwadon_bu_front_p.pdf | Cover and abstract | 1.14 MB | Adobe PDF | View/Open |
Phuwadon_bu_ch1_p.pdf | Chapter 1 | 701.72 kB | Adobe PDF | View/Open |
Phuwadon_bu_ch2_p.pdf | Chapter 2 | 1.51 MB | Adobe PDF | View/Open |
Phuwadon_bu_ch3_p.pdf | Chapter 3 | 755.68 kB | Adobe PDF | View/Open |
Phuwadon_bu_ch4_p.pdf | Chapter 4 | 1.73 MB | Adobe PDF | View/Open |
Phuwadon_bu_ch5_p.pdf | Chapter 5 | 608.51 kB | Adobe PDF | View/Open |
Phuwadon_bu_back_p.pdf | Reference and appendix | 4.27 MB | Adobe PDF | View/Open |
Items in DSpace are protected by copyright, with all rights reserved, unless otherwise indicated.