Model kinetiky spřažené difúze.
Autor: Roman Kodým
Ročník: 4.
Ústav: Anorganické technologie
Školitel: Doc.Dr.Ing. Karel Bouzek
Iontově selektivní membrány dnes patří mezi hojně využívané, moderní a stále se rozvíjející materiály. Nacházejí široké uplatnění v technické praxi, např: v průmyslových procesech, senzorech a v poslední době rovněž i v palivových článcích typu PEM (Proton Exchange Membrane), ve kterých nahrazují kapalný elektrolyt. Tyto články se jeví jako velmi perspektivní náhrada současných zdrojů elektrické energie. Jejich plnému využití brání některé negativní vlastnosti dnes nejčastěji používané perfluorované membrány typu Nafion (vysoká cena, snadné vysychání membrány při teplotách vyšších než 100 °C a s tím spojená malá iontová vodivost). Jednou z možných alternativ se jeví membrána na bázi sulfonovaného polyfenylenoxidu (SPPO).
V této práci je předkládán model kinetiky spřažené difúze dvou protiiontů v iontově selektivní membráně, který předpokládá lineární závislost difúzních koeficientů DA a DB na obsahu vody v membráně. Odvozená parciální diferenciální rovnice byla řešena metodou konečných diferencí za použití Crank-Nicolsonova schématu. Hodnoty DA a DB byly optimalizovány tak, aby přechodová funkce vypočtená pomocí modelu odpovídala experimentálně stanoveným hodnotám. Funkčnost modelu byla ověřena při vyhodnocení kinetiky iontové výměny nově syntetizovaných membrán typu SPPO.