Thứ bảy, 25/01/2020 09:35
Số 1 năm 202054 - 58Download

Ứng dụng phương pháp tán xạ tia X góc nhỏ đánh giá ảnh hưởng thăng giáng mật độ điện tử đến các cấu trúc vi mô của màng dẫn proton trong pin nhiên liệu

La Lý Nguyên1, 2, 3, Lâm Hoàng Hảo2,  Lê Viết Hải2, Nguyễn Nhật Kim Ngân2, Nguyễn Tiến Cường4, Lưu Anh Tuyên1, Phan Trọng Phúc1, Huỳnh Trúc Phương2, Lê Quang Luân5, Nguyễn Thị Ngọc Huệ1, Trần Duy Tập2*
*Tác giả liên hệ: Email: tdtap@hcmus.edu.vn
 

1Trung tâm Hạt nhân TP Hồ Chí Minh, Viện Năng lượng Nguyên tử Việt Nam
2Trường Đại học Khoa học Tự nhiên, Đại học Quốc gia TP Hồ Chí Minh
3Viện Công nghệ nano, Đại học Quốc gia TP Hồ Chí Minh
4Trường Đại học Khoa học Tự nhiên, Đại học Quốc gia Hà Nội
5Trung tâm Công nghệ Sinh học TP Hồ Chí Minh

 

Ngày nhận bài: 15/07/2019; ngày chuyển phản biện: 18/07/2019; ngày nhận phản biện: 20/08/2019; ngày chấp nhận đăng: 26/08/2019

Tóm tắt:

Thăng giáng mật độ điện tử hiện diện khắp nơi trong dữ liệu cường độ tán xạ tia X góc nhỏ (SAXS) nhưng ảnh hưởng rất lớn và nghiêm trọng đối với các cấu trúc được ghi nhận ở vùng vector tán xạ góc lớn, bởi vì đóng góp của thăng giáng mật độ điện tử tại vùng này lớn hơn 90% tổng cường độ tán xạ. Vật liệu màng dẫn proton poly(ethylene-co-tetrafluoroethylene) ghép mạch poly(styrene sulfonic acid) (ETFE-PEM) chứa các cấu trúc vi mô với các kích thước khác nhau, gồm cấu trúc lamellar, cấu trúc vùng chuyển tiếp pha và cấu trúc vùng dẫn proton. Các cấu trúc này có mối quan hệ chặt chẽ với các tính chất của màng như tính dẫn proton, tính hấp thụ nước, độ bền cơ lý, độ bền hóa học, độ bền nhiệt và các tính chất khác nên có liên hệ với hiệu quả hoạt động và hiệu suất của pin nhiên liệu. Trong nghiên cứu này, các tác giả sử dụng mô hình Vonk bậc 6 (Vonk 6) để đánh giá thăng giáng mật độ điện tử ảnh hưởng đến các cấu trúc vừa nêu bằng phương pháp SAXS. Kết quả nghiên cứu cho thấy, thăng giáng mật độ điện tử ảnh hưởng mạnh đến bề dày vùng chuyển tiếp và cấu trúc vùng dẫn ion nhưng không đáng kể đối với cấu trúc lamellar.

Từ khóa:

ETFE-PEM, pin nhiên liệu, tán xạ tia X góc nhỏ (SAXS), thăng giáng mật độ điện tử

Chỉ số phân loại:
2.5

Application of small-angle X-ray scattering to evaluete the impact of electron density fluctuation on the micro structures of proton exchange membrane in fuel cell

Ly Nguyen La1, 2, 3, Hoang Hao Lam2,  Viet Hai Le2, Nhat Kim Ngan Nguyen2,
Tien Cuong Nguyen2, Anh Tuyen Luu1, Trong Phuc Phan1, Truc Phuong Huynh2,
Quang Luan Le4, Thi Ngoc Hue Nguyen1, Duy Tap Tran2*
 

1Center for Nuclear Techniques, Vietnam Atomic Energy Institute
2University of Science, VNUHCM
3Institute for Nanotechnology (INT), VNUHCM

4University of Science, VNUHN
5Biotechnology Center of Ho Chi Minh City

 

Received: 15 July 2019; accepted: 26 August 2019

Abstract:

The electron density fluctuation is present everywhere in the small-angle X-ray scattering (SAXS) profiles, but it affects more strongly on the structures located in the high q-range because of its contribution more than 90% of total scattering intensity. Poly(styrenesulfonic acid)-grafted poly(ethylene-co-tetrafluoroethylene) polymer electrolyte membranes (ETFE-PEMs) have hierarchical structures at different scale ranges, including lamellar structure, interfacial boundary, and conducting layer. These structures have a close relationship with the properties that the membranes express such as proton conductivity, water uptake, mechanical strength, chemical strength, thermal stability and other properties related to the efficiency and performance of the fuel cell. In this article, we used the Vonk grade 6 model (Vonk 6) to evaluate the effect of electron density fluctuation on the structures mentioned above. The result showed that the electron density fluctuation strongly affected the sizes of interfacial boundary and conducting layer but had an insignificantly effect on the lamellar structure.

Keywords:

electron density fluctuation, ETFE-PEM, fuel cell, small-angle X-ray scattering (SAXS)

Classification number:
2.5
Lượt dowload: 57 Lượt xem: 179

Đánh giá

X
(Di chuột vào ngôi sao để chọn điểm)