การเพิ่มประสิทธิภาพเมมเบรนพอลิอิเล็กโทรไลต์สำหรับระบบแบตเตอรี่ชนิดเหลวเพื่อใช้ในการกักเก็บพลังงานไฟฟ้าสำหรับระบบผลิตไฟฟ้าเซลล์แสงอาทิตย์

บทคัดย่อ

ระบบแบตเตอรี่ชนิดเหลวนับเป็นทางเลือกที่ดีที่จะนำมาใช้เป็นระบบกักเก็บพลังงานไฟฟ้าจากระบบผลิตไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์ โดยส่วนประกอบที่สำคัญได้แก่ แผ่นเมมเบรนแลกเปลี่ยนประจุไฟฟ้า โครงการวิจัยนี้จึงมีวัตถุประสงค์ที่จะพัฒนาเมมเบรนพอลิเมอร์อิเล็กโทรไลต์จากพอลิอีเทอร์ซัลโฟน โดยมีการปรับคุณสมบัติด้วยการเติมหมู่ซัลโฟนิกด้วยปฏิกิริยาซัลโฟเนชั่น และมีการเติมกราฟีนออกไซต์ซัลโฟเนต ซึ่งเตรียมได้จากกราไฟต์ โดยมีการขึ้นรูป 2 วิธี คือ ดอกเตอร์เบลดและการฉีดด้วยเข็มบนพิมพ์แผ่นแก้ว จากผลการวิเคราะห์โครงสร้างผลึกของแกรไฟต์ กราฟีนออกไซด์ และกราฟีนออกไซด์ซัลโฟเนต พบว่ารูปแบบการเลี้ยวเบนของรังสีเอกซ์มีการเปลี่ยนแปลงโครงสร้างผลึกตามโครงสร้างของสารแต่ละชนิด การวิเคราะห์โครงสร้างทางสัณฐานวิทยาของแผ่นเมมเบรน พบว่าเมมเบรนมีลักษณะเป็นรูพรุน และขนาดรุพรุนจะเพิ่มขึ้นเมื่อ SGO เพิ่มขึ้น และจากการทดสอบด้วยเทคนิค contact angle พบว่า PES มีการแสดงคุณสมบัติไม่ชอบน้ำ ส่วน SPES และ SPES/SGO มีความชอบน้ำเนื่องจากมีหมู่ซัลโฟนิก (-SO3H) ซึ่งแสดงโดยสเปกของ FTIR มีเพิ่มขึ้น การทดสอบคุณสมบัติเชิงกลด้วยการดึงพบว่า SPES/SGO4-D จากการขึ้นรูปด้วยกระบวนการที่ 1 คือ doctor blade casting มีค่าสูงที่สุด และจะลดลงเมื่อ SGO เพิ่มขึ้น จึงนำมาสู่การปรับปรุงการเตรียม กระบวนการที่ 2 คือ tip ejection casting เมื่อนำมาวิเคราะห์สมบัติเชิงกลพลวัติ พบว่า SPES มีค่า G สูงกว่า PES และที่อุณภูมิ 40-100 oC SPES/SGO3-T มีค่าสูงที่สุด และมีค่าลดลงอย่างฉับพลันที่อุณหภูมิ 125oC ซึ่งแสดงค่า Tg2 ซึ่งเมื่อ SGO เพิ่มขึ้นจะมี Tg2 เพิ่มขึ้นด้วย และพบว่า มี Tg หลักที่พีคสูงสุดของค่า Tan ? ที่ช่วง 185-195 oC ซึ่งสอดคล้องกับผลการวิเคราะห์ทางความร้อนด้วยเทคนิค TGA น้ำหนักลดลงประมาณ 20-25% ที่ช่วงอุณหภูมิ 120-300 ?C คือ การสูญเสียของกรดซัลโฟนิก และ DSC แสดง Tm ที่ 300 ?C จากผลการวิเคราะห์แผ่นเมมเบรนคอมโพสิต SPES/SGO โดยรวมแสดงให้เห็นว่า SPES/SGO3-T มีความเป็นไปได้ที่่จะนำมาพัฒนาเป็นเมมเบรน โดยยังคงมีคุณสมบัติทางกลและความร้อนที่ดี

คำสำคัญ