జర్నల్ ఆఫ్ ఫండమెంటల్స్ ఆఫ్ రెన్యూవబుల్ ఎనర్జీ అండ్ అప్లికేషన్స్
అందరికి ప్రవేశం

నైరూప్య

అధిక ఉష్ణోగ్రత ప్రోటాన్ ఎక్స్ఛేంజ్ మెంబ్రేన్ ఇంధన కణాల కోసం ఫాస్ఫోనేటెడ్ SBA-15/ఫాస్ఫోనేటెడ్ PSEBS మిశ్రమ పొరలు

ధర్మలింగం సంగీత

ప్రోటాన్ ఎక్స్ఛేంజ్ మెమ్బ్రేన్ ఫ్యూయల్ సెల్స్ (PEMFC) వాటి పోర్టబిలిటీ, సైలెంట్ ఆపరేషన్ మరియు అధిక పవర్ డెన్సిటీ కారణంగా భవిష్యత్తు కోసం ఆకర్షణీయమైన శక్తి వనరుగా మారుతున్నాయి. సాంకేతికతను అందుబాటులోకి తీసుకురావడంతో పాటు వారి సామర్థ్యాన్ని మెరుగుపరచడానికి ప్రయత్నాలు జరిగాయి. ఇంధన సెల్ సామర్థ్యం విషయంలో అనేక పారామితులు అమలులోకి వస్తాయి, వీటిలో ఆపరేటింగ్ ఉష్ణోగ్రత ప్రధాన ప్రాముఖ్యత కలిగి ఉంటుంది. ప్రత్యేకించి, అధిక ఉష్ణోగ్రత PEM ఇంధన ఘటం (HTPEMFC) అధిక సామర్థ్యం, ​​కార్బన్ మోనాక్సైడ్ విషానికి వ్యతిరేకంగా ఎలక్ట్రోడ్‌ల మెరుగైన సహనం, వేగవంతమైన ప్రతిచర్య గతిశాస్త్రం మరియు ప్రభావవంతమైన ఉష్ణ బదిలీ వంటి గొప్ప మెరిట్‌లను కలిగి ఉంది. Nafion వంటి సాధారణంగా ఉపయోగించే పెర్ఫ్లోరినేటెడ్ పొరల ప్రోటాన్ వాహకత బాహ్య తేమపై ఎక్కువగా ఆధారపడి ఉంటుంది కాబట్టి, వాటి నిర్వహణ ఉష్ణోగ్రత 100 °Cకి పరిమితం చేయబడింది. అందువల్ల PEMFCలో అతిపెద్ద సవాళ్లలో ఒకటి ఉష్ణ స్థిరమైన పొరను తయారు చేయడం, ఇది నిర్జల పరిస్థితులలో 100 °C కంటే ఎక్కువ ఉష్ణోగ్రతల వద్ద పనిచేయగలదు.

ప్రస్తుత పనిలో ఫోషొనేటెడ్ SBA-15/ఫాస్ఫోనేటెడ్ పాలీ(స్టైరీన్-ఇథిలీన్-బ్యూటిలీన్-స్టైరిన్) (PSEBS) మిశ్రమ పొరలు అధిక ఉష్ణోగ్రత ఇంధన సెల్ ఎలక్ట్రోలైట్ కోసం అభివృద్ధి చేయబడ్డాయి. మెసోపోరస్ శాంటా బార్బరా అమోర్ఫస్ (SBA-15) సంశ్లేషణ చేయబడింది మరియు ఇది క్లోరోమీథైలేషన్ మరియు తదుపరి ఫాస్ఫోనేషన్‌తో కూడిన సాధారణ రెండు-దశల ప్రక్రియను ఉపయోగించి ఫాస్ఫోనేట్ కార్యాచరణతో అంటుకట్టబడింది. ఫాస్ఫోనేటెడ్ SBA-15 (PSBA-15) విజయవంతమైన సవరణను నిర్ధారించడానికి ఫోరియర్ ట్రాన్స్‌ఫార్మ్ ఇన్‌ఫ్రా-రెడ్ (FTIR) స్పెక్ట్రోస్కోపీ, సాలిడ్ స్టేట్ 13C న్యూక్లియర్ మాగ్నెటిక్ రెసొనెన్స్ (NMR), 29Si NMR, 31P NMR ఉపయోగించి వర్గీకరించబడింది. స్మాల్ యాంగిల్ ఎక్స్-రే డిఫ్రాక్షన్ (XRD), స్కానింగ్ ఎలక్ట్రాన్ మైక్రోస్కోపీ (SEM) మరియు ట్రాన్స్‌మిషన్ ఎలక్ట్రాన్ మైక్రోస్కోపీ TEM విశ్లేషణల ద్వారా పదనిర్మాణ లక్షణాలు ధృవీకరించబడ్డాయి. పాలీ(స్టైరీన్-ఇథిలీన్-బ్యూటిలీన్-స్టైరిన్) (PSEBS) బేస్ పాలిమర్‌గా ఎంపిక చేయబడింది మరియు ఫాస్ఫోనిక్ యాసిడ్ ఫంక్షనల్ గ్రూపులు పైన పేర్కొన్న విధానాన్ని ఉపయోగించి పాలిమర్‌పై అంటుకట్టబడ్డాయి, ఇక్కడ క్లోరోమీథైల్ (-CH2Cl) సమూహాలు ఫ్రైడెల్ క్రాఫ్ట్ ఉపయోగించి ప్రధాన గొలుసుకు జోడించబడ్డాయి. ఆల్కైలేషన్, తరువాత క్లోరోమీథైలేటెడ్ పాలిమర్ యొక్క ఫాస్ఫోనేషన్ మైఖేల్స్-అర్బుజోవ్ ప్రతిచర్య ఫలితంగా ఫాస్ఫోనేటెడ్ PSEBS (PPSEBS) ఏర్పడింది. NMR మరియు FTIR స్పెక్ట్రోస్కోపీ అధ్యయనాలను ఉపయోగించి ఫంక్షనలైజేషన్ నిర్ధారించబడింది. మిశ్రమ PPSEBS/PSBA-15 పొరలు PSBA-15 యొక్క విభిన్న పూరక సాంద్రతలతో (2, 4, 6, మరియు 8%) రూపొందించబడ్డాయి. ఇంధన కణ అనువర్తనాలకు సంబంధించి నీటిని తీసుకోవడం, అయాన్ మార్పిడి సామర్థ్యం మరియు మిశ్రమ పొరల ప్రోటాన్ వాహకత వంటి వివిధ అధ్యయనాలు చేపట్టబడ్డాయి. అధ్యయనాల నుండి, 6% wt పూరకంతో PPSEBS/PSBA-15 పొర 140 °C వద్ద గరిష్టంగా 8.62 mS/cm ప్రోటాన్ వాహకతను ప్రదర్శిస్తుందని కనుగొనబడింది. చివరగా, మెమ్బ్రేన్ ఎలక్ట్రోడ్ అసెంబ్లీ (MEA) అనేది PPSEBS/6% PSBA కాంపోజిట్ మెమ్బ్రేన్, ప్లాటినియం (Pt) యానోడ్, Pt కాథోడ్ ఉపయోగించి తయారు చేయబడింది మరియు అంతర్గతంగా నిర్మించిన ఇంధన సెల్  సెటప్‌లో పరీక్షించబడింది. 226 mW/cm2 గరిష్ట శక్తి సాంద్రత మరియు 0.89 V యొక్క ఓపెన్ సర్క్యూట్ వోల్టేజ్ 140 °C వద్ద తేమ లేని స్థితిలో సాధించబడింది.