Polimer mátrixú vezetőképes kompozitok fejlesztése
A környezeti terhelés tudatos csökkentése az egyik legfontosabb feladata a mérnököknek. Emiatt új eljárások után kutatunk, amik kevésbé szennyező energiahordozókat használnak. A megújuló energiaforrások alkalmazására egyre nagyobb hangsúly helyeződik. Egyik ilyen innovatív megoldás lehet a jövőben a hidrogéncella, amely széleskörű felhasználása még várat magára. A legújabb kutatások azonban rendkívül kecsegtető eredményeket értek el. A hidrogéncellákban rejlő hatalmas potenciál az, hogy elektromos energiát állíthatunk elő vele üvegházhatású gázok kibocsátása nélkül. Ezeknek az eszközöknek az egyik fontos eleme a bipoláris lemez, amelynek jó elektromos vezetőképességgel kell rendelkeznie. Ezeknek a lemezeknek a feladata, hogy homogénen szétossza a tüzelőanyagot és az oxidálószert az egyes cellákban, elválassza a cellákat és megkönnyítse a vízgazdálkodást a cellán belül. Hagyományosan fémből készítik, azonban a korrozív közeg miatt oxid réteg képződik a felületen, ami csökkenti a vezetőképességét. A bipoláris lemezek az üzemanyagcella teljes tömegének akár 80%-át és a teljes árának a 40%-át kiteheti, ezért a továbbfejlesztésükre nagy szükség van. [1]
Egyik lehetséges alternatíva a fém bipoláris lemezek helyettesítésére a polimer mátrixú kompozitok alkalmazása. Először a polimerek többségéről a kiváló elektromosan szigetelő tulajdonság jut eszünkbe, azonban megfelelő töltőanyagokat adagolva elektromosan vezetőképessé tudjuk tenni az így létrejövő polimer kompozitokat. Töltőanyagként grafitot, grafént, kormot és szén nanocsövet alkalmazhatunk. [2]
A dolgozat célja, hogy olyan vezetőképes polimer mátrixú kompozitokat hozzak létre, amelyek alkalmazhatók hidrogéncellák bipoláris lemezeként. A kísérletek során létrehozok több különböző mono- és hibrid rendszerű kompozitot, amelyeknek vizsgálom az elektromos vezetőképességét, a szerkezetét és a mechanikai tulajdonságait. Összefüggéseket tárok fel a töltőanyag jellemzői (típusa, összetétele, mennyisége) és a kialakult tulajdonságok között. A mérési eredményekre alapozva kidolgozok egy leíró modellt, amellyel a vezetőképesség jó közelítéssel becsülhető a töltőanyag tartalom függvényében.
Irodalom:
[1] Antunes R. A., Oliveira M. C. L., Ett G, Ett V.: Corrosion of metal bipolar plates for PEM fuel cells: A review, 35, 3632-3647 (2010).
[2] Antunes R. A., Oliveira M. C. L., Ett G, Ett V.: Carbon materials in composite bipolar plates for polymer electrolyte membrane fuel cell: A review of the main challenges to improve electrical performance, Journal of Power Sources, 196, 2945-2961 (2011).
