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 SizeFormat 
Phuwadon_bu_front_p.pdfCover and abstract1.14 MBAdobe PDFView/Open
Phuwadon_bu_ch1_p.pdfChapter 1701.72 kBAdobe PDFView/Open
Phuwadon_bu_ch2_p.pdfChapter 21.51 MBAdobe PDFView/Open
Phuwadon_bu_ch3_p.pdfChapter 3755.68 kBAdobe PDFView/Open
Phuwadon_bu_ch4_p.pdfChapter 41.73 MBAdobe PDFView/Open
Phuwadon_bu_ch5_p.pdfChapter 5608.51 kBAdobe PDFView/Open
Phuwadon_bu_back_p.pdfReference and appendix4.27 MBAdobe PDFView/Open


Items in DSpace are protected by copyright, with all rights reserved, unless otherwise indicated.