تطوير شبكة البولي إلكتروليت لتحسين إنتاج خلايا الوقود في ايران
ووفقاً لوكالة آنا لأخبار العلوم والتكنولوجيا، أعلن محمدجعفررضایانی طالب دكتوراه ومدير مشروع "محاكاة الديناميكيات الجزيئية لنفاذ الماء في شبكات البولي إلكتروليت": في الواقع ان تبعات المجموعات الجاذبة للماء والنافرة للماء" تتمثل في عدم وجود دراسة شاملة للمشكلة. العملية الرئيسية لنفاذ الجزيئات الصغيرة مثل الماء والأيونات والوقود (الميثانول عموما) داخل أنظمة البولي إلكتروليت (أغشية التبادل الأيوني) المستخدمة في خلايا الوقود وأغشية تنقية المياه بالإضافة إلى المعلمات الهيكلية لشبكة البولي إلكتروليت على هذه العملية، لهذا علينا أن ندرس عن كثب في هذا المجال.
وأردف الباحث الإيراني: مردّ هذا النقص في الأجهزة المخبرية هو عدم القدرة على ملاحظة تفاصيل عملية التخلل وتأثير المعلمات الهيكلية لشبكة البولي إلكتروليت على عملية التخلل على المستوى الجزيئي، والتي يمكن تحديدها باستخدام المقياس الجزيئي أداة محاكاة ديناميكيات المعلمات المؤثرة على هذه العملية، بما في ذلك تأثير المعلمات الهيكلية للشبكة، وتم دراسة البولي إلكتروليت على عملية التخلل بدقة جزيئية.
ولفت إلى أن أداة محاكاة الديناميكيات الجزيئية تفحص مختلف العمليات الفيزيائية والكيميائية على المستوى الجزيئي، وأضاف موضحاً: عبر معرفة المعلمات التي تؤثر على عملية الانتشار على المستوى الجزيئي أو المجهري، يمكن التنبؤ بسلوك النظام على نطاق واسع أو مجهري.
وأكمل: في هذا البحث، علاوة على تكوين القنوات المائية ودراسة المعلمات الهيكلية المؤثرة على عملية الاختراق الصغير للجزيئات المذكورة أعلاه، تمكنا من إنشاء علاقة كمية بين المعلمات الهيكلية الرئيسية لشبكة البولي إلكتروليت التي تحديد سلوك الاختراق ومعامل الاختراق الصغير للجزيئات باستخدام أداة المحاكاة، ونقدم الديناميكيات الجزيئية والتي بدورها تعد خطوة مهمة للغاية وفكرة جديدة جدًا في دراسة سلوك النفاذ داخل بولي إلكتروليتات التبادل الأيوني.
وأشار الى أنه للتحقيق في عملية باستخدام محاكاة الديناميكيات الجزيئية، فإن التحدي الأول هو إثبات أن النتائج التي تم الحصول عليها من محاكاة الديناميكيات الجزيئية والتأكد من الوصول الى نتائج موثوقة. ولهذا الغرض، من الضروري إدخال أنظمة البوليمر المدروسة بدقة إلى برنامج المحاكاة وكذلك مقارنة بعض بيانات المحاكاة مع البيانات المخبرية، وذلك من قبيل الكثافة.
وقال: لو أخذنا بعين الإعتبار حداثة الموضوع المدروس وعدم وجود دراسات محاكاة للبولي إلكتروليتات المذكورة أعلاه، تم إجراء العديد من الحسابات لتحديد معالم الهياكل، وهو ما كان في الواقع التعقيد الرئيسي لهذا البحث واستغرق الكثير من الوقت.
وأردف: إن الإعتماد على أغشية التبادل الأيوني يستخدم على نطاق واسع في صناعات مثل إنتاج خلايا الوقود وأغشية تنقية المياه والصناعات الغذائية.
من جانب آخر ونظرا لأن التكلفة الأقل بكثير لأداة محاكاة الديناميكيات الجزيئية مقارنة بالطرق المخبرية، ومن ناحية أخرى، القدرة على مراقبة العملية على المستوى الجزيئي بواسطة هذه الأداة، وهو ما لا يمكن رؤيته بواسطة أي معدات مخبرية تعد طريقة محاكاة الديناميكيات الجزيئية أداة استثنائية لإجراء المشاريع المتعلقة بعملية إنتاج خلايا الوقود وتنقية المياه وتحولت هذه الدراسات الى مشاريع على أرض الواقع.
