هنگام بهینه سازی توان دستگاه مشخص شد که در توانهای بالای دستگاه مقدار ترکیبات اکسیژن دار افزایش می­یابد. همچنین با گذشت زمان غلظت ترکیبات مونوترپنی کاهش یافته و غلظت ترکیبات اکسیژن دار افزایش می­یابد، زیرا ترکیبات مونوترپنی به شدت به گرما و نور حساس هستند.
نتیجه آن که این دو تحقیق نشان می­دهد تفاوت در روش استخراج به ویژه از جهت درجه حرارت و زمان فرآیند سبب تغییر در ترکیبات شیمیایی به دست آمده، می­شود.
همچنین مشاهده شد که هنگامی که گیاه در مایکروویو خشک می­گردد، به علت سرعت بالای خشک شدن کیفیت اسانس حفظ می­گردد.
مقدمه:
تحقیقات در زمینه استخراج ترکیبات فعال بیولوژیکی از گیاهان به سرعت در حال انجام می­باشد. در روشهای قدیمی مثل تقطیر با بخار آب، با توجه به مدت زمان طولانی حرارت دادن برای رسیدن به دمای لازم جهت تبخیر ترکیبات فرار، بسیاری از این ترکیبات از دست می­روند، ترکیبات غیر اشباع و استری تجزیه و انرژی و زمان زیادی تلف خواهد شد. در روشهایی نیز که برای استخراج نهایی از حلالهای شیمیایی استفاده می­کنند، خطر ایجاد مسمومیت توسط حلال وجود دارد.
به این دلیل که از اسانس های اکثر گیاهان آروماتیک در صنایع مختلف استفاده میشود، یافتن بهترین روش استخراج برای بهبود کیفیت اسانس ها در راستای رسیدن به مناسبترین ترکیب شیمیایی مورد نظر، برای هر نوع کاربرد خاص که با قوانین سازگاری داشته باشد، ضروری است. برای مثال در صنایع غذایی علاوه بر این که کیفیت عطر و طعم اسانس مهم است، حلالیت آن در مواد غذایی نیز مطرح است.
در سالهای اخیر استفاده از امواج الکترو مغناطیس در ناحیه امواج ریز موج کاربرد زیادی را در زمینه های مختلف از جمله آون های خانگی ودستگاهی و کاربردهای زیست پزشگی فراهم نموده است.
کاهش حلال مورد استفاده و تشکیل مقدار ناچیز محصول جانبی وکاهش آلودگی و کاهش زمان واکنش همچنین استفاده از واکنشگرها در مقیاس میکرو و کاهش انرژی مورد نیاز در مقایسه با روشهای حرارتی معمولی و افزایش انتخاب پذیری واکنش از مزایای این تکنیک شیمی سبز محسوب می­شود. از آنجا که شیشه و بسیاری از ترکیبات پلیمری تقریبا قابلیت عبور امواج ریز موج را دارند می­توانند به عنوان سلهای واکنش استفاده شوند. این خواص ریز موج منجر به کاهش زیادی در میزان حلالهای مورد استفاده میگردد از آنجا که انرژی مورد استفاده توسط حلال کنترل میشود دمای مخلوط واکنش به نقطه جوش نمی­رسد، در نتیجه میزان تبخیر پایین نگه داشته شده و نیاز به تقطیر برگشتی نمی­باشد.
بنابر این استفاده از انرژی ریز موج و کاربرد آن در استخراج ترکیبات موثره از گیاهان نیز وارد شده است.
فصل اول: کلیات
1-1- معرفی گیاهان دارویی
قدمت شناخت خواص دارویی گیاهان، شاید بیرون از حافظه بشر باشد. یکی از دلایل مهم این قدمت، حضورباورهای ریشه دار مردم سرزمین های مختلف در خصوص استفاده از گیاهان دارویی است اطلاعات مربوط به اثرها و خواص دارویی گیاهان از زمان های بسیار دور به تدریج سینه به سینه منتقل گشته با آداب و سنن قومی در آمیخته و سر انجام در اختیار نسل های معاصر قرار گرفته است طبق برخی سنگ نبشته ها و شواهد دیگر به نظر می­رسد مصریان و چینیان در زمره نخستین اقوام بشری بوده

باشند که بیش از 27 قرن قبل از میلاد مسیح از گیاهان به عنوان دارو استفاده کرده و حتی برخی از گیاهان را برای مصرف بیشتر در درمان دردها کشت داده اند. مردم یونان باستان، خواص دارویی برخی از گیاهان را به خوبی می دانسته اند. بقراط حکیم بنیانگذار طب یونان قدیم و شاگرد وی ارسطو و دیگران، برای استفاده از گیاهان در درمان بیماری ها ارزش زیادی قایل بوده اند. آنها علاوه بر استفاده از گیاهان یونان، از گیاهان کشورهای دیگر هم استفاده می برده اند. پس از آنها، یکی دیگر از شاگردان ارسطو به نام «تئوفراست» مکتب «درمان باگیاه»را بنیان نهاد. پس از آن، «دیوسکورید» در قرن اول میلادی، مجموعه ای از 600 گیاه دارویی با ذکر خواص درمانی هر یک را تهیه و به صورت کتابی در آورد که این کتاب بعدها سرآغاز بسیاری از مطالعات علمی در زمینه گیاهان مذکور گردید، به طوری که مثلا «جالینوس» پزشک معروف یونانی در کارهای خود به کتاب دیوسکورید استنادکرده است در قرون هشتم تا دهم میلادی، دانشمندان ایرانی همچون، ابوعلی سینا، محمد زکریای رازی و دیگران، به دانش «درمان با گیاه» رونق زیادی دادند و گیاهان بیشتری را در این رابطه معرفی کردند و کتابهای معروفی چون قانون و الحاوی را به رشته تحریر درآوردند. پس از آن، درمان با گیاه همچنان ادامه یافت. در قرن سیزدهم، ابن بیطار مطالعات فراوانی در مورد خواص دارویی گیاهان انجام داد و خصوصیات بیش ار 14700 گیاه دارویی را در کتابی که از خود به جای گذاشته، یادآور شد. پیشرفت اروپاییان در استفاده دارویی از گیاهان در قرن هفدهم و هجده، ابعاد وسیعی یافت و از قرن نوزدهم کوششهایی همه جانبه برای استخراج «مواد موثره»[1] از گیاهان دارویی و تعیین معیارهای معینی برای تجویز و مصرف آنها شروع شد. کوششهای آن زمان تا به امروز هم ادامه یافته و در حال حاضر نیز با سرعت هر چه بیشتر به پیش می رود. اکنون با در دست داشتن نتایج آزمایش ها و تحقیقات، با اطمینان می توان به تشریح و تفصیل علمی مزایای موجود درمواد موثره گیاهان دارویی در رابطه با انسان و حیوانات پرداخت. حقیقت این است که امروزه درباره روند متابولیسمی تشکیل مواد موثره موجود در گیاهان¹تحت فرایندهای خاص زیست محیطی و تاثیر مواد موثره مذکور بر انسان و حیوانات، اطلاعات بسیار زیادی وجود دارد و جنبه های مختلف استفاده از مواد مذکور، تنوع روزافزون دارد. تاکنون، تنها خصوصیات دارویی حدود سی هزار گونه از ششصد هزار گونه گیاهی جهان شناخته شده و در میان بقیه، گهگاه مواد موثره جدید و بسیار ارزشمندی کشف می گردد. جمع آوری گیاهان دارویی بسیار مشکل است. انجام این کار با ماشین به سختی امکان پذیر است، زیرا جمع آوری برخی از اندام های حاوی مواد موثره ( نظیر گلها، برگها و …) تنها با دست ممکن است. از این رو، تولید گیاهان دارویی به کار بدنی زیادی نیاز دارد. با جمع آوری گیاهان دارویی، کار به اتمام نمی رسد (برخلاف برخی محصولات کشاورزی)، بلکه پس از برداشت محصول، اندام های جمع آوری شده را باید تحت تاثیر عملیات مناسبی قرار داد تا به صورت قابل استفاده در آید (خشک کردن، استخراج ماده موثره، بسته بندی و …). مواد موثره گیاهان، بخصوص عطریات و اسانس ها، موارد استفاده متعدد و متفاوتی در صنایع لوازم آرایشی، صنایع مواد شیمیایی خانگی (نظیر: شامپو، صابون، عطر، ادوکلن، خوشبوکننده های هوا و امثال آنها) دارند، به طوری که بدون حضور مواد موثره^ءمذکور، ساخت و تهیه بسیاری از محصولات یاد شده امکان پذیر نخواهد بود(ساخت و تهیه بسیاری از اسانس ها به طریق شیمیایی امکان پذیر نیست). استفاده از مواد موثره^ءگیاهان دارویی در صنایع غذایی، رشد روزافزون دارد. اگر چه استفاده از مواد مذکور در صنایع غذایی از گذشته معمول بوده، ولی اکنون در صنایع نوپای نوشابه سازی، کنسروسازی، شیرینی سازی و … از مواد موثره^ءگیاهان دارویی برای بهتر شدن طعم و رنگ و بوی محصولات در سطح دقیق تر و حساب شده­تری استفاده می شود.
2-1- آویشن
آویشن یکی از گیاهان مهم دارویی است که از گذشته بسیار دور مورد استفاده قرار می­گرفته است.
تیره نعناع¹طبق بررسی های جدید دارای 4000 گونه گیاهی است که متعلق به 220 جنس می­باشند [1] جنس آویشن²یکی از جنس های مهم این تیره است که دارای 400-300 گونه می­باشد[2].

3-1- ساختمان DNA ……………………………………….
1-3-1- DNA معمولاً به صورت مارپیچ مضاعف است………………………………………. 12
2-3-1- – توالی بازهای دو زنجیره DNA مكمل یكدیگر است……………………………….. 13
3-3-1- کار DNAدر سلول ها ……………………………………….14
4-3-1- حالتهای DNA در شرایط متفاوت……………………………………….20
4-1-همانندسازی DNA ……………………………………….
5-1-متیلاسیون DNA……………………………………….
1-5-1-نقش متیلاسیون DNAدر وقوع بدخیمی‏های خونی……………………………………….29
6-1-استخراج DNAاز باكتری های گرم منفی………………………………………. 30
7-1-تاثیر حلالهای مختلف بر روی برهمكنشهای DNA……………………………………….
8-1-حلالپوشی نوكلئوزیدها در مخلوط حلالهای آلی و ارتباط آن با جفت بازهایDNA……………
9-1-برهمكنش تركیبات آلی قلع با DNA……………………………………….
10-1-برهمكنش یون های فلزی و اسیدهای نوكلئیك ……………………………………….37
11-1-پیوند شدن لیگاند به ماكرومولكول………………………………………. 38
فصل دوم: مواد وروشها
1-2–مواد شیمیایی ………………………………………. 41
2-2–روش ها………………………………………. 41
3-2–آزمایشات ویسكوزیته………………………………………. 43
فصل سوم: برهمكنش كمپلكس دی فنیل دی كلرید قلع با DNA
1-3–سنجش پیوندی كمپلكس DNA-SnCl2(Ph)2 ……………………………………….
2-3–آنالیز جایگاه های پیوندی SnCl2(Ph)2 در بر هم كنش با DNA…………………….
3-3–بررسی های ویسكوزیته………………………………………. 54
4-3–تاثیر نانو ذرات نقره بر پیوند لیگاند با DNA……………………………………….
فصل چهارم: برهمكنش كمپلكس دی متیل دی كلرید قلع با F.S DNA
1-4–سنجش پیوندی كمپلكس F.S DNA -SnCl2(Me)2 ……………………………………….
2-4–آنالیز جایگاه های پیوندی SnCl2(Me)2 در بر هم كنش با DNA………………………
3-4–بررسی های ویسكوزیته ……………………………………….65
هدف از کار………………………………………. 67
پیشنهاد………………………………………. 68
فهرست منابع و مراجع ………………………………………. 70

چکیده:
در این مطالعه برهمكنش تركیب دی فنیل دی كلرید قلع با Calf thymus DNA با استفاده از نانوذرات نقره و تركیب دی متیل دی كلرید قلع با Fish sperm DNA در25⁰C و 7= pH با استفاده از روشهای مختلف شامل طیف سنجی های ماوراءبنفش –مرئی UV-Vis) ) ، و اندازه گیری ویسكوزیته مطالعه شده است .
بررسی جایگاههای پیوندی لیگاند SnCl2(Ph)2 با استفاده از نمودارهای اسكاچارد و هیل نشان می دهد كه دی فنیل دی كلرید قلع با برهمكنش با جایگاههای بیرونی همانند گروههای فسفات بر هم كنش دارد. بدون حضور نانو ذرات نقره اتصال لیگاند به DNA امكان پذیر نمی باشد. در بررسی های انجام شده علیرغم نامحلول بودن لیگاند SnCl2(Ph)2 در حلال آب ، اتصال به DNA اتفاق می افتد و در غلظتهای بسیار پایین لیگاند تا حد بالایی این برهمكنش راسبب می شود.
همچنین برای لیگاند SnCl2(CH3)2 بررسی جایگاههای پیوندی نشان می دهد كه لیگاند دی متیل دی كلرید قلع ابتدا با جایگاه های بیرونی DNA همانند گروههای فسفات برهمكنش دارد و درنهایت شروع به متصل شدن به گروه های بازی می كند.
فصل اول: مقدمه
تاریخچه:
اصول علم شیمی درمانی، عمدتا در طول سالهای ۱۹۳۵ – ۱۹۱۹ برقرار گردید. ولی فقط از این موقع و بخصوص با ظهور سولفونامیدها و آنتی بیوتیکها بود که استفاده از مواد به عنوان محصولات مفید طبی واقعیت یافت. تنها مواد شیمی درمانی که قبل از زمان پل ارلیش شناخته شده بود، از گنه گنه برای درمان مالاریا، اپیکا برای اسهال آمیبی و جیوه برای درمان علائم سیفلیس تجاوز نمی کرد. 30سال اول قرن بیستم، شاهد پیشرفت مواد شیمی درمانی مفیدی بود که در بین آنها، ترکیبات آلی حاوی فلزات سنگین مانند آرسنیک، جیوه و آنتیموان، رنگها و تغییرات چندی در مولکول کینین Quinine) (بود. این مواد، پیشرفتهای فوق العاده مفیدی را نشان داد، ولی با این حال زیانهایی در برداشت. ۳۰ سال دیگر از قرن بیستم، شامل دوران بیشترین پیشرفت در زمینه شیمی درمانی است.
برای اولین بار شیمی درمانی بین المللی در سال ۱۳۳۴ (ه.ش.) صورت گرفت. در آن زمان، تنها یک داروی ضد سرطان وجود داشت، اما امروزه هزاران داروی جدید و موثر کشف شده است
جراحی، اشعه درمانی و شیمی درمانی سه روش اصلی معالجه سرطان هستند. روش ناخوشایند جراحی ، در جلوگیری از انتشار سرطان ناموفق است. اشعه درمانی و شیمی درمانی در معالجه سرطانهایی كه از یك ناحیه به نواحی دیگر بدن گسترش می یابند مانند سرطان خون مؤثرتر عمل می كنند اما دارای عوارض جانبی هستند مثل ریزش مو كم خونی و تهوع.
مطالعات برهمكنش دارو-DNA بسیار گسترده شده است[1-2]. به این دلیل كه بسیاری از داروهای ضد سرطان ، تاثیر خود را با برهمكنش با DNA سلول نشان می دهند. اغلب این داروها به عنوان عامل جلوگیری كننده از تهیه اسید نوكلئیك ایفای نقش كرده و در برهمكنش با DNA ، آن را از ساختار عادی خود خارج ساخته و باعث برهم خوردن فعالیت طبیعی DNA می شوند.
یك گروه از داروهای ضد سرطان سیس پلاتین ها هستند كه جزو كمپلكسهای كوئوردیناسیون معدنی می باشند[3-4].
عملكرد سیس پلاتین جلوگیری از نسخه برداری DNA است. این تركیب با حمله به نیتروژن هفتم و اكسیژن ششم گوانین برهمكنش خود را انجام می دهد[5-6]. سیس پلاتین یونهای كلرید خود را در جریان خون بدلیل غلظت بالای یون كلرید حفظ می كند، اما در درون سلول ، با توجه به غلظت پایین یون كلرید با یك واكنش هیدرولیز ، تعادل برقرار می شود. [7]
عوارض ناشی از شیمی درمانی:
تهوع، استفراغ، سرکوب مغز استخوان، اختلالات خونی، پوستی و متابولیک، عصبی و گوارشی و عفونی، ریزش مو، زخم و عفونت زبان و دهان، تغییرات و قطع عادت ماهانه در زنان، اختلال و کاهش اسپرم در مردان.
1-1- داروهای مورد مطالعه در شیمی درمانی
هدف درمان یک بیماری عفونی بدون صدمه زدن به میزبان، تا حدودی بوسیله آنتی بیوتیکی به نام پنی سیلین به انجام رسیده است. به تدریج ترکیبات متعدد دیگری مانند سولفانامیدها و انواع آنتی بیوتیکها کشف شدند. مواد شیمی درمانی می توانند بر حسب بیماریها و عفونتهایی که در درمان آنها مصرف می شوند یا بر اساس فرمول شیمیایی و ترکیبات وابسته به هم رده بندی گردند.
2-1- ویژگیهای داروهای درمان نئوپلاسم
الف-آنزیم هدف در سرطان دخیل باشد.
ب-داروهای ضد سرطان برای سلولهای سرطانی حساس به دارو بکار روند.
ج-دارو باید به سلول بدخیم برسد.
د-باید تنها در مرحله سیکل سلولی تجویز شود برای آنکه دارو موثر باشد.
ه-پیش از ایجاد مقاومت دارویی، سلول های سرطانی از بین برود. [8]
1-2-1- انواع داروهای شیمی درمانی نئوپلاسم
عمده داروهای مورد استفاده در شیمی درمانی می تواند در دسته های زیر قرار بگیرد:
-آنتی متابولیت ها مانند آنتی فولاتها (نظیر متوتروکسات) و آنالوگهای پورین و پیریمیدین
-داروهای هورمونی ضد نئوپلاسم مانند تاموکسیفن و آنتی آندروژنها
-مهارکننده های رونویسی DNA مانند عوامل آلکیلان، نیتروژن موستارد و مهارکننده های توپوایزومراز (آنتراسیکلین ها)
-مهارکننده های میتوز مانند وینکریستین
-مهارکننده های آنژیوژنز
-مهارکننده های تیروزین کیناز مانند Gefitinib
-پادتن های مونوکلونال مانند Rituximab
-مهارکننده های پروتئازوم مانند Bortezomib
اغلب این داروها بر روی تقسیم سلولی اثر می گذارد و یا مانع سنتز شدن DNA می شوند. بعضی از داروهای جدید به DNA وارد نمی شوند این ها شامل پادتن های مونوکلونال و مهار کننده های جدید تیروزین کیناز می شوند که مخصوصا سلول های غیر طبیعی انواع خاصی از سرطان ها را مورد حمله قرار می دهد. علاوه بر این ها بعضی از داروها به منظور کنترل و تعدیل رفتار سلول های توموری بدون حمله مستقیم به این سلول ها به کار برده می شود. داروهای هورمونی از این نوع معالجه ها می باشد.

خواص و نقش اساسی آن در مصارف ویژه اش شود. آلودگی آب ها بوسیله ضایعات کارخانجات تولید پارچه، کاغذ، چرم و صنایع داروسازی بوجود می آیند که این پساب ها درصد حذف مواد آلی ( COD ) و رنگ بالایی داشته و محیط زیست را شدیدا آلوده می کنند]1[.
رنگ ها مهم ترین آلوده کننده ها هستند و علت بوجود آمدن مشکلات زیستی، بهداشتی و سلامتی برای انسان ها و سایر موجودات زنده می باشند. مصرف این آب های آلوده تهدیدی جدی برای محیط زیست است ]3،2[. برای مثال، صنایع نساجی باعث تولید آلودگی آب ها می شوند.پساب خروجیصنایع نساجی شامل مواد رنگی، جامدات سوسپانسه، ترکیبات آلی کلردار و برخی فلزات سنگین است که دارای pH و دمای گوناگونی هستند]4[.
در طی فرآیند رنگ سازی %15-1 آلودگی رنگ وارد محیط زیست می شود. تصفیه این آب های آلودگی رنگی یک مسأله ی مهم برای صنایع می باشد. همچنین ترکیبات سمی بطور قابل توجهی از طریق فاضلاب های صنایع مختلف وارد محیط زیست می شود. این ترکیبات عمدتا قابلیت تجزیه حیاتی پایینی دارند و باعث آلودگی شدید محیط زیست می گردند]2،5،6[.
3 نوع روش تصفیه آب های آلوده شناخته شده اند: فیزیکی، شیمیایی، بیولوژیکی]7[ .
اغلب ترکیبات آلی آروماتیک نسبت به تخریب بیولوژیکی مقاوم هستد و روش های بیولوژیکی تصفیه مانند جذب سطحی توسط کربن فعال و یا روش انعقاد شیمیایی و لخته سازی و تکنیک اسمز معکوس بدین منظور چندان موثر نیستند چرا که این روش ها عمدتا آلودگی را از فاز آبی به پساب جامد انتقال می دهند و پسماند ثانویه ای تولید می شود که نیاز به تصفیه بیشتر دارد]8،9،6[ .
در دو دهه ی گذشته تلاش های زیادی برای حذف این ترکیبات آلاینده از محیط های آبی صورت گرفته است. از جمله ی این روش ها می توان به فرآیند های اکسیداسیون پیشرفته (AOPs) و استفاده از روش امواج التراسونیک اشاره نمود]10 [.
سونوشیمی زیست محیطی به عنوان یک شاخه علمی رو به رشد می باشد که به بحث در مورد تخریب ترکیبات آلی در محلول های آبی توسط امواج ماورای صورت می پردازد، این روش به عنوان یکی از روش های اکسیداسیون پیشرفته طبقه بندی می شود]11[. کارایی امواج ماورای صوت (US) در حذف ترکیبات آلی به تنهایی قابل توجه نمی باشد، بنابراین تلاش های زیادی برای افزایش سرعت فرایند صورت گرفته است]12 [.
2-1- آلودگی آب ها
با توجه به مطالب فوق جلوگیری از آلودگی آب ها و تصفیه آب های آلوده به عنوان یک ضرورت حیاتی مطرح است که در قدم نخست باید عوامل آلوده کننده را شناخت که این عوامل در سه گروه اصلی طبقه بندی می شوند:
1- فاضلاب ها و پساب ها
2- آلودگی های کشاورزی
3- سایر آلوده کننده ها

3-1- روش های نوین تصفیه آب های آلوده
1-3-1- استفاده از فرایند های اکسیداسیون پیشرفته
محققین متعددی فعالیت خود را بر روی دسته ای از روش های اکسیداسیون تحت عنوان فرایند های اکسیداسیون پیشرفته متمرکز نموده اند. ویژگی عمده این فرآیند ها این است که در دما و فشار محیط قابل انجام هستند. اگرچه فرایند های اکسیداسیون پیشرفته به دستجات متعددی مانند: UV/O₃، UV/H₂O₂، UV/TiO₂، US و فتولیز مستقیم توسط اشعه UV تقسیم می شوند، ولی ویژگی مشابه عمده آن ها تولید حد واسط های فعال با عمر کوتاه حاوی اکسیژن مانند رادیکال هیدروکسیل می باشد. رادیکال های هیدروکسیل گونه های اکسیدکننده بسیار فعالی هستند که با ثابت سرعت بالا (10⁶-10⁹M^-1s^-1) به ترکیبات آلی حمله نموده و آن ها را تخریب می نمایند.
انتخاب گری رادیکال های هیدروکسیل در حمله به آلاینده های آلی خیلی کم است، این ویژگی در واقع یک خاصیت مفید برای یک اکسیدکننده است است که در تصفیه پساب و به منظور حل مسایل و مشکلات آلاینده ها استفاده می شود. از آنجا که فرایند های اکسیداسیون پیشرفته از واکنشگر های گران قیمتی نظیر H₂O₂و یا O₃استفاده می کنند، بنابراین در مواقعی که از فرایند های اقتصادی تری نظیر تخریب بیولوژیکی نتوان برای حذف آلاینده ها بهره برد، می توان فرایند های اکسیداسیون پیشرفته را جایگزین فرایند های مذکور نمود.
همانطوریکه در شکل 1-1 نشان داده شده است فرایند های اکسیداسیون پیشرفته به سه دسته فرایند های اکسیداسیونی، فتوکسیداسیونی و فتوکاتالیستی تقسیم بندی می شوند. در فرایند های فتواکسیداسیونی از ترکیب اشعه فرابنفش با یک اکسیدکننده نظیر H₂O₂و یا O₃استفاده می شود و در فرایند های فوتوکاتالیستی از ترکیبات اشعه فرابنفش و یک فتوکاتالیزور نیمه رسانا نظیر ZnO، TiO₂و… استفاده می شود. بطور کلی فرایند های اکسیداسیون پیشرفته بر واکنش های تخریبی اکسیداسیونی متکی هستند که در طی این فرایندها رادیکال های آلی در اثر فتولیز آلاینده آلی و یا از طریق واکنش با رادیکال هیدروکسیل تولید می گردند. در مرحله بعد این حد واسط های رادیکالی توسط اکسیژن محلول به دام افتاده و از طریق رادیکال های پراکسیل منجر به پیشرفت و در نهایت کامل شدن فرایند معدنی سازی می شوند]13،14[.
2-3-1- کاربرد امواج التراسونیک در تصفیه آب
در دهه های اخیر التراسوند در یک جایگاه مهمی در فرآیند های مختلف صنایع مثل تصفیه آب های آلوده ،پزشکی و … جای گرفته است و در حفاظت محیطی شروع به یک انقلاب جدیدی کرده است.
4-1- قوانین التراسوند

1
1-2- آلاینده های محیط زیست……………………………………………………….. 2
1-3- آنتی بیوتیك ها و مشكلات زیست محیطی…………………………………… 2
1-4- تكنیك های تصفیه…………………………………………………………………. 4
1-5- فرآیندهای اكسیداسیون پیشرفته (AOPs) ……………………………………….. 4
1-5-1- فرآیند هتروژن فتوكاتالیز……………………………………………………… 5
1-5-2- انواع فتوكاتالیزورها………………………………………………………… 13
1-5-3- مكانیسم فرآیندهای هتروژن كاتالیز………………………………………… 14
1-5-3-1- مكانیسم فرآیند فتوكاتالیستی UV/TiO₂………………………………..
1-6- تثبیت فتوكاتالیزور TiO₂بر روی بستر ثابت…………………………………….. 17
1-6-1- تثبیت كاتالیزور به روش PMTP………………………………………….
1-7- طراحی آزمایش……………………………………………………………….. 22
1-7-1- انواع روش های طراحی آزمایش…………………………………………… 22
1-7-1-1- روش تاگوچی…………………………………………………………….. 23
1-7-1-1-1- ویژگی آرایه های متعامد…………………………………………… 23
1-8- فرآیند طراحی آزمایش…………………………………………………………. 23
1-8-1- برنامه ریزی…………………………………………………………………….. 24
1-8-2- اجرا…………………………………………………………………………… 24
1-8-2-1- محاسبه اثر اصلی فاكتورها………………………………………… 24
1-8-3- آنالیز واریانس (ANOVA)…………………………………………………. 25
1-8-3-1- روش استاندارد…………………………………………………………. 25
1-8-3-2- روش S/N (نسبت سیگنال به نویز)………………………………….. 27
1-8-3-2-1- مشخصه نوع Nominal is better……………………………….
1-8-3-2-2- مشخصه نوع Smaller is better………………………………
1-8-3-2-3- مشخصه نوع Bigger is better………………………………..
1-9- مطالعات پیشین در زمینه بررسی حذف آنتی بیوتیك ها با استفاده از فرآیندهای اكسیداسیون پیشرفته…28
1-10- اهداف طرح حاضر……………………………………………………………. 33
فصل دوم: روش تحقیق
2-1- وسایل، دستگاه ها و نرم افزارهای مورد نیاز……………………………….. 34
2-1-1- فتوراكتور………………………………………………………………………… 35
2-2- مواد مورد استفاده………………………………………………………………… 36
2-3- مشخصات TiO₂-P25……………………………………………………………
2-4- مشخصات كلرامفنیكول………………………………………………………… 36
2-5- روش تهیه محلول مادر CAP………………………………………………………
2-6- روش تثبیت نانو ذرات تیتانیوم دی اكسید بر روی بسترهای شیشه ای……. 38
2-7- تكنیك های مورد استفاده برای تعیین مشخصات بسترهای تهیه شده از نانوذرات TiO₂-P25 تثبیت شده بر روی صفحات شیشه ای…. 40
2-8- روش تعیین میزان بارگیری نانوذرات تیتانیوم دی اكسید بر روی صفحات شیشه ای..41
2-9- بررسی فعالیت فتوكاتالیزوری نانوذرات تثبیت شده بر روی صفحات شیشه ای…… 42
2-10- نحوه ارائه نتایج……………………………………………………………….. 42
2-11- روش اندازه گیری غلظت CAP موجود در محلول…………………………….. 43
2-12- روش آماده سازی نمونه ها برای اندازه گیری TOC…………………………
2-13- روش آماده سازی نمونه ها برای اندازه گیری میزان یون های آمونیوم، نیترات، نیتریت و كلرید…… 45
2-14- اندازه گیری نیترات به روش اسپكتروفتومتری………………………. 46
2-15- اندازه گیری نیتریت به روش اسپكتروفتومتری………………………… 46
2-16- اندازه گیری كلرید به روش آرژانتومتری……………………………… 46

2-17- اندازه گیری آمونیوم به روش رنگ سنجی به كمك شناساگر نسلر…….. 47
فصل سوم: نتایج و بحث
3-1- مشخصات بسترهای تهیه شده از نانوذرات TiO₂-P25 بر روی صفحات شیشه ای….. 48
3-1-1- تصاویر SEM…………………………………………………………………
3-1-2- تصاویر AFM………………………………………………………………….
3-2- تأثیر پارامترهای عملیاتی در راندمان حذف كلرامفنیكول توسط نانوذرات TiO₂-P25 تثبیت شده بر روی صفحات شیشه ای….. 53
3-2-1- بررسی تأثیر غلظت اولیه كلرامفنیكول…………………………………… 53
3-2-2- بررسی تأثیر شدت نور فرابنفش………………………………………. 55
3-2-3- بررسی تأثیر pH……………………………………………………………….
3-3- طراحی آزمایشات فعالیت فتوكاتالیزوری نانوذرات TiO₂-P25 تثبیت شده بر اساس خواص آرایه های متعامد….. 60
3-3-1- بهینه سازی میزان حذف……………………………………………….. 63
3-3-2- تعیین شرایط بهینه برای فعالیت فتوكاتالیزوری نانوذرات TiO₂-P25 تثبیت شده در حذف CAP………………..
3-3-3- تعیین سهم متغیرهای انتخابی در فعالیت فتوكاتالیزوری نانوذرات TiO₂-P25 تثبیت شده در حذف CAP ………
3-4- آنالیز سینتیك حذف CAP توسط نانوذرات TiO₂-P25 تثبیت شده بر روی صفحات شیشه ای در فتوراكتور ناپیوسته.. 70
3-5- مطالعات معدنی سازی CAP توسط نانوذرات دی اكسید تیتانیوم در فتوراكتور ناپیوسته……77
3-6- نتیجه گیری………………………………………………….. 80
3-7- پیشنهادات………………………………………………………………….. 81
منابع………………………………………………………………………. 82
چکیده:
در این تحقیق بمنظور کاربردی نمودن فرآیند فتوکاتالیز ناهمگن در حذف آنتی بیوتیک ها از محیط های آبی، کارائی نانو ذرات تیتانیوم دی اکسید تثبیت شده به روش اتصال حرارتی بر روی صفحات شیشه­ای Sand-Blast شده در حذف کلرامفنیکول به عنوان یک ترکیب آنتی بیوتیک بررسی شده است. مشخصات صفحات شیشه­ای پوشش داده شده با نانو ذرات تیتانیوم دی­اکسید توسط تصاویر SEM و AFM بررسی شده است. تأثیر پارامترهای مختلفی نظیر غلظت اولیه کلرامفنیکول، شدت تابش نور فرابنفش و pH در فعالیت فتوکاتالیزوری نانو ذرات تیتانیوم دی اکسید تثبیت شده مورد مطالعه قرار گرفته است. بطوریکه نانو ذرات تیتانیوم دی اکسید در وضعیت تثبیت شده در شرایط عملیاتی مختلف کارآئی قابل توجهی در حذف کلرامفنیکول از خود نشان می­دهند. نتایج نشان می­دهد که mg L^-110 از کلرامفنیکول توسط نانو ذرات تیتانیوم دی اکسید تثبیت شده تحت تابش نور فرابنفش با شدتW m^-27/36 در مدت زمان 45 دقیقه تقریباً بطور کامل حذف می­شود. نتایج مطالعات معدنی سازی نیز حذف كامل TOC و ایجاد محصولات معدنی سازی نظیر Cl^–، NO₃^–و NH₄⁺را در حد انتظار در زمان های تابش بالاتر نشان می دهد. نتایج طراحی آزمایش به روش تاگوچی مؤثرترین پارامتر در حذف آلاینده مذكور در سیستم تثبیت شده را زمان تابش با سهم 60 درصد نشان می دهد. همچنین نتایج آنالیز سینتیك واكنش، مطابقت سینتیك حذف را با مدل لانگمویر- هنیشلوود نشان می دهد. مدل حاصل از نتایج آنالیز سینتیك فرآیند، به خوبی قادر به تعیین ثابت سرعت ظاهری حذف CAP در فرآیند مذكور می باشد.
1-1- مقدمه
تمام آبهای طبیعی دارای آلودگی هایی هستند که از فرآیند فرسایش، شستشو و هوازدگی خاک ها ناشی می شوند. یکی دیگر از مهمترین عوامل آلودگی های آب های سطحی، تخلیه پسابهای صنعتی و فاضلاب ها به محیط زیست می باشد که اگر بدون تصفیه به محیط زیست وارد شوند، می توانند به طرق مختلف اکوسیستم آبی را بطور نامطلوبی تحت تأثیر قرار دهند. لذا برای حفاظت منابع آبی و زیرزمینی و نیز برای دسترسی بهآب آشامیدنیمطلوب لازم است این آلاینده ها را از منابع شان حذف کنیم. بسیاری از فرآیندها بمنظور تخریب یا تجزیه این عوامل آلاینده سالهاست بکار برده می شوند که از آنجمله می توان به فرآیندهای انعقاد، اکسیداسیون شیمیایی، جذب روی کربن فعال شده، اکسیداسیونکاتالیستیو … اشاره کرد[1،2]. لیکن اکثر این روشها غیرتخریبی بوده و فقط فاز آلاینده را تغییر داده و یک آلودگی ثانویه ایجاد می کنند[4،3]. از میان تکنیک های تصفیه، فرآیندهای اکسیداسیون پیشرفت (AOPs)[1] بعنوان یک تکنیک نوین و خوش آتیه مورد توجه ویژه واقع شده است، چراکه این فرآیندها قادرند تقریبا اکثر ترکیبات آلی را بطور کامل معدنی نمایند. روش هتروژن فتوکاتالیز یکی از فرآیندهای اکسیداسیون پیشرفته، ترکیبی از یک فتوکاتالیزور و اشعه فرابنفش یا اشعه نور طبیعی خورشید می باشد که در آن عمدتا دو نوع فاز جامد و مایع وجود دارد. بسته به محیط واکنش می توان از بسترهای ثابت از فتوکاتالیزورها یا از محلول های سوسپانسیونی در فتوراکتورها استفاده کرد که براساس تحقیقات آزمایشگاهی، راکتورهای نوع دوغابی کارآمدتر از راکتورهای با کاتالیزورهای تثبیت شده می باشند، در صورتی که در مقیاس صنعتی، راکتورهای با کاتالیزورهای تثبیت شده و با جریان پیوسته کاربردی تر هستند. با وجود استفاده بسیار زیاد از ترکیبات دارویی در دهه­های گذشته، تنها در چند سال اخیر است که حضور این ترکیبات بعنوان آلاینده در محیط زیست مورد توجه بسیار واقع شده است. یکدسته مهم از ترکیبات دارویی آنتی بیوتیک ها هستند که بعلت ماهیت پایداری که دارند در محیط های آبی خود را نشان می دهند. تلاش های بسیار زیادی برای حذف این ترکیبات در محیط های آبی صورت گرفته است که در این بین فرآیندهای اکسیداسیون پیشرفته بعنوان یک روش مؤثر مورد توجه بیشتری قرار گرفته است[5].
در کار پژوهشی حاضر بمنظور کاربردی نمودن فرایند فتوکاتالیز ناهمگن در حذف آنتی بیوتیک ها از محیط های آبی، کارائی نانوذرات دی اکسید تیتانیوم تثبیت شده به روش اتصال حرارتی بر روی صفحات شیشه­ای Sand-Blast شده در حذف کلرامفنیکول بعنوان یک ترکیب آنتی بیوتیک بررسی شده است.
2-1- آلاینده های محیط زیست
با افزایش دانش بشری و گسترش تکنولوژی، معضلی به نامآلودگی محیط زیستمطرح می شود که نه تنها در کشور ما، بلکه برای اکثر کشورهای پیشرفته دنیا از جمله مسائلی است که روز به روز ابعاد پیچیده تری به خود می گیرد. این آلودگی ها منابع آب را نیز تحت تأثیر قرار می دهند. بنابراین حفاظت از محیط زیست در هر کشوری مورد توجه جدی دولتمردان می باشد[6]. ترکیبات دارویی و محصولات بهداشتی از جمله آلاینده های آب هستند و بدلیل انتشار نامحدود و مداوم به داخل محیط آبی، تهدیدی جدی برای اکوسیستم و عموم بشمار می روند. در میان ترکیبات دارویی، آنتی بیوتیک ها بدلیل استفاده گسترده در ایالات متحده امریکا، اروپا و آسیا و … توجه بیشتری را به خود معطوف ساخته اند[7].
3-1- آنتی بیوتیک ها و مشکلات زیست محیطی

سوختی………………………………………………………………………… 7
1-5-1- پیل سوختی پلیمری یا غشاء مبادله کننده پروتون…………………………… 7
1-6- پیل­های سوختی الکلی مستقیم………………………………………………………… 9
1-7- سوخت­های مورد استفاده در پیل­های سوختی الکلی……………………………….. 10
1-7-1- متانول به­عنوان سوخت……………………………………………………………….. 10
1-7-1-1- پیل سوختی متانول مستقیم…………………………………………………….. 11
1-7-2- 2-پروپانول………………………………………………………………………………. 15
1-7-2-1- پیل سوختی 2-پروپانولی مستقیم……………………………………………. 15
1-7-3- پروپیلن­گلیکول………………………………………………………………………. 16
1-7-3-1- پیل سوختی 1و2-پروپان­دی­ال مستقیم………………………………………….. 16
1-8- کاتالیست مورد استفاده در آند پیل­های سوختی……………………………………. 17
1-8-1- بهبود کاتالیست پلاتین با استفاده از بسترهای مختلف……………………….. 18
1-8-1-1- کربن بلک………………………………………………………………………….. 19
1-9- مطالعه اکسیداسیون الکل­ها روی الکتروکاتالیست­های بر پایه پلاتین………………….. 20
1-9-1- سینیتیک واکنش اکسیداسیون متانول در DMFC…………………………………..
1-9-2- مکانیسم اکسایش متانول………………………………………………………….. 22
1-9-2- اکسیداسیون 2-پروپانول و پروپیلن­گلیکول روی الکتروکاتالیست­های برپایه پلاتین……… 23
1-10- اهداف پروژه………………………………………………………………………………….. 29
فصل دوم مبانی نظری
2-1- مقدمه…………………………………………………………………………………… 31
2-2- تکنیک­های مورد استفاده……………………………………………………………….. 31
2-3- ولتامتری……………………………………………………………………………………. 32
2-3-1- ولتامتری با روبش خطی پتانسیل…………………………………………………… 32
2-3-2- ولتامتری چرخه‏ای………………………………………………………………….. 32
2-3-3- عوامل موثر در واکنش­های الکترودی در حین ولتامتری چرخه­ ای………………. 33
2-3-4- نحوه عمل در ولتامتری چرخه ­ای………………………………………………… 34
2-4- نمودارهای تافل…………………………………………………………………… 35
2-5- روش طیف­‏نگاری امپدانس الکتروشیمیایی………………………………………… 36
2-6- مشخصه­یابی سطح الکترود……………………………………………………………. 48
2-6-1- SEM…………………………………………………………………………………..
2-6-2- EDS………………………………………………………………………………………
فصل سوم: بخش تجربی
3-1- مواد شیمیایی……………………………………………………………………….. 41
3-2- دستگاه های مورد استفاده…………………………………………………………… 41
3-3- الکترود­های به­کار گرفته شده در روش­های ولتامتری………………………………… 44
3-4- تهیه کاتالیست پلاتین/کربن…………………………………………………………. 44

3-5-تهیه جوهر کاتالیست………………………………………………………………… 44
3-6- آماده­سازی الکترود کربن­شیشه………………………………………………… 45
فصل چهارم: بحث و نتیجه­ گیری
4-1- کلیات………………………………………………………………………………….. 47
4-2- بررسی ریخت­شناسی و تجزیه عنصری……………………………………………. 47
4-3- ولتامتری چرخه­ایPt/C در محلول قلیایی…………………………………………. 49
4-4- بررسی فعالیت و پایداری کاتالیست Pt/Cدر محلول بازی متانول………………. 51
4-4-1- بررسی ولتاموگرام چرخه­ای الکترود Pt/C/GC در محلول بازی متانول…………. 51
4-4-2- بررسی منحنی­ های EIS و کرونوآمپرومتری الکترود Pt/C/GC در اکسایش متانول…. 53
4-5- بررسی فعالیت و پایداری کاتالیست Pt/Cدر محلول قلیایی 2-پروپانول……….. 56
4-5-1- بررسی ولتاموگرام چرخه ای الکترود Pt/C در اکسیداسیون 2-پروپانول………… 56
4-5-2- بررسی منحنی­ های نایکوئیست و کرونوآمپرومتری کاتالیست Pt/C در اکسایش 2-پروپانول… 59
4-6- بررسی فعالیت و پایداری کاتالیست Pt/Cدر اکسیداسیون 1و2-پروپان دی ال……….. 60
4-6-1- ولتامتری چرخه ای الکترود Pt/C/GC در محلول قلیایی 1و2-پروپان دی ال…………… 60
4-6-2-بررسی پایداری Pt/C اکسیداسیون 1و2-پروپان دی ال………………………………… 62
4-7- بررسی عملکرد کاتالیست پلاتین/کربن در اکسیداسیون سوخت های مختلف…. 64
4-7-1- بررسی و مقایسه ولتاموگرام های چرخه ای الکترود Pt/C/GC در اکسیداسیون متانول، 2-پروپانول و 1و2-پروپان دی ال در محیط قلیایی…..65
4-7-2- مقایسه و بررسی نمودارهای ولتامتری روبش خطی Pt/C در اکسیداسیون الکل­های مختلف………67
4-7-3- مقایسه و بررسی نمودارهای تافل کاتالیست Pt/C در اکسیداسیون الکل ها…………. 68
4-7-4- بررسی نمودارهای کرونوآمپرومتری الکترود Pt/C/GCدر اکسیداسیون الکل های مختلف… 69
4-7-5- مطالعات اسپکتروسکوپی امپدانس الکتروشیمیایی الکترود Pt/C/GCدر اکسیداسیون الکل های مختلف.. 72
4-8-نتیجه گیری……………………………………………………………………………………….. 75
4-9-پیشنهادات…………………………………………………………………………………….. 76
4-10-منابع………………………………………………………………………………………. 77
چکیده:
در این پروژه ابتدا نانوکاتالیست پلاتین/کربن به وسیله ی کاهش شیمیایی نمک پلاتین با کاهنده شیمیایی سدیم بور هیدرید سنتز شد. ویژگی های ساختاری و مورفولوژی نانوکاتالیست سنتز شده با استفاده از طیف­سنجی پراکنش انرژی و میکروسکوپ روبش الکترونی مورد بررسی قرار گرفت. فعالیت و پایداری نانوکاتالیست Pt/C در الکترواکسیداسیون الکلهای مختلفی مانند متانول، 2- پروپانول و 1و2- پروپان­دی­ال در محیط قلیایی مورد بررسی قرار گرفت. تکنیک های ولتامتری چرخه ای، کرونوآمپرومتری و اسپکتروسکوپی امپدانس الکتروشیمیایی برای بررسی واکنش اکسیداسیون استفاده شدند. Pt/C دانسیته جریان بالایی در اکسیداسیون 1و2- پروپان­دی­ال در مقایسه با متانول و 2- پروپانول نشان می دهد. مقدار پتانسیل آغازی برای Pt/C در اکسیداسیون 1و2- پروپان دی ال مقدار منفی تر نسبت به اکسیداسیون متانول دارد که این امر به دلیل سنتیک سریع واکنش اکسیداسیون 1و2- پروپان دی ال می­باشد. نتایج آزمایشات کرونوآمپرومتری تایید می­ کند که Pt/C دانسیته جریان پایدارتری در اکسیداسیون 1و2- پروپان دی ال نشان می ­دهد. نتایج حاصل از امپدانس الکتروشیمیایی پس از طی 100 چرخه نشان داد که مقاومت انتقال بار در اکسیداسیون 1و2- پروپان دی ال کمترین مقدار و برای 2-پروپانول بیشترین مقدار را دارد. دلیل این امر این است که در اکسیداسیون1و2- پروپان دی ال مقاومت کاتالیست در برابر جذب حد واسط بالاست و حد واسط ها به راحتی نمی­ توانند سایت های فعال واکنش را مسدود کنند.
فصل اول: مقدمه ای بر پیل های سوختی
1-1- مقدمه
امروزه در استفاده از سوخت ­های فسیلی که 80 درصد انرژی زمین را تأمین می­ کنند دو مشکل اساسی وجود دارد. اول اینکه ذخایر این سوخت ­ها محدود است و دیر یا زود تمام خواهند شد. دوم اینکه سوخت های فسیلی از عوامل اساسی ایجاد مشکلات زیست محیطی مثل گرم شدن کره زمین، تغییرات آب و هوایی، ذوب کوه های یخی، بالا آمدن سطح دریاها، باران های اسیدی، از بین رفتن لایه ازن و … هستند [1].
در اوایل سال 1970 استفاده از انرژی هیدروژن برای حل مشکلات ناشی از مصرف سوخت های فسیلی پیشنهاد شد. هیدروژن یک منبع انرژی عالی با ویژگی های فراوان است. هیدروژن سبک ترین، تمیزترین و پر­بازده ترین سوخت به­حساب می­آید. یکی از ویژگی های هیدروژن این است که طی فرآیندهای الکتروشیمیایی در پیل­های سوختی می­ تواند به انرژی الکتریکی تبدیل شود. قابل ذکر است بازده چنین تبدیلی در پیل سوختی بالاتر از راندمان یک موتور احتراق داخلی است که انرژی سوخت فسیلی را به انرژی مکانیکی تبدیل می­کند. علاوه بر این سوخت، سوخت های دیگری نیز همچون الکل ها به­خصوص متانول و اتانول به­دلیل چگالی بالای انرژی و آسانی ذخیره سازی و حمل آن­ها نیز مورد توجه قرار گرفته اند.
2-1- پیل سوختی چیست؟
پیل سوختی یک وسیله الکتروشیمیایی است که انرژی شیمیایی سوخت را به­طور مستقیم به انرژی الکتریکی تبدیل می­کند. معمولاً فرآیند تولید انرژی الکتریکی از سوخت های فسیلی شامل چند مرحلهتبدیل انرژیاست:
– احتراق که انرژی شیمیایی سوخت را به گرما تبدیل می­کند.
– گرمای تولید شده برای به جوش آوردن آب و تولید بخار استفاده می­شود.
– بخار، توربینی را به حرکت در می آورد و در این فرآیند انرژی گرمایی به انرژی مکانیکی تبدیل می­شود.
– انرژی مکانیکی باعث راه­اندازی یک ژنراتور و در نتیجه تولید انرژی الکتریکی می­شود.
در یک پیل سوختی برای تولید انرژی الکتریکی نیازی به عمل احتراق نیست و هیچ بخش متحرکی مورد استفاده قرار نمی ­گیرد، به­عبارت دیگر به­جای سه مرحله تبدیل انرژی، در یک مرحله انرژی الکتریکی تولید می ­شود (شکل1-1).
نکته مهم دیگر که به آن می توان اشاره داشت این است که این پیل ها موتورهای الکتروشیمیایی هستند نه موتور گرمایی و به­همین دلیل تابع محدودیت سیکل کارنو نبوده و لذا بازده آن­ها بالا می­ باشد.
مزایای فناوری پیل سوختی عبارتند از:
–آلودگی بسیار پایین و در حد صفر.
پیل­های سوختی که با هیدروژن کار می­کنند آلودگی در حد صفر دارند و تنها خروجی آن­ها هوای اضافی و آب می­ باشد. این ویژگی نیز باعث شده پیل های سوختی نه تنها برای حمل و نقل مورد توجه قرار گیرند بلکه برای کاربردهای خانگی و نظامی نیز مورد استفاده قرار گیرند. اگر پیل سوختی از سوخت دیگری برای تولید هیدروژن مورد نیاز خود استفاده کند یا اگر متانول را جایگزین هیدروژن در پیل سوختی کنیم آلودگی هایی از جمله دی­ اکسید کربن تولید می­شود، ولی مقدار این آلودگی­ها کمتر از آلودگی­هایی است که وسایل معمول تولید انرژی به­وجود می­آورند.
–وابستگی کمتر به نفت.
هرچند هیدروژن به سادگی در دسترس نیست ولی می­توان آن را از الکترولیز آب یا سوخت­های هیدروکربنی به­ دست آورد.
–عدم وجود بخش­های متحرک و طول عمر بالا.
از آنجایی که پیل سوختی هیچ بخش متحرکی ندارد از نظر تئوری در شرایط ایده­آل طول عمر یک پیل سوختی تا زمانی که سوخت به آن می­رسد می­ تواند بی نهایت باشد.
–وزن و اندازه.
پیل های سوختی در ظرفیت­های متفاوتی ساخته می­شود (از میکرووات تا مگاوات) که باعث می­شود برای کاربردهای مختلف مورد استفاده قرار گیرند.
– آلودگی صوتی بسیار پایین.
–راندمان بالا نسبت به فناوری های دیگر.
3-1- تاریخچه
در سال 1839 ویلیام گرو[1] فیزیکدان و روزنامه نگار انگلیسی اصول کار پیل سوختی را کشف کرد (شکل 1-2). گرو، چهار پیل بزرگ که هر کدام دارای ظرفی محتوی هیدروژن و اکسیژن بودند را برای تولید الکتریسیته به­کار برد. الکتریسیته حاصل آب را در یک ظرف کوچک تر به اکسیژن و هیدروژن تبدیل می ‎کرد [1].
اما سابقه تولید پیل سوختی به سال 1889 بر می­گردد که اولین پیل سوختی توسط لودویک مند[1] و چارلز لنجر[2] ساخته شد. در اوایل قرن بیستم تلاش­هایی در جهت توسعه پیل سوختی صورت گرفت. در سال 1995 پیل سوختی قلیایی پنج کیلو­واتی ساخته شد.
از سال 1960 سازمان فضایی آمریکا (ناسا) از پیل­های مزبور در سفینه­های جیمینی و آپولو جهت تولید الکتریسیته و تهیه آب مورد نیاز فضانوردان استفاده کرد. در طی دهه هفتاد فن­آوری پیل سوختی در وسایل خانگی و خودرو به­کار گرفته شد. اولین خودروی مجهز به پیل سوختی حدود سال 1970 توسط شرکت جنرال موتورز آمریکا ساخته شد. با سرمایه­گذاری جدی وزارت انرژی آمریکا از زمان جنگ خلیج فارس و نیز سرمایه گذاری بعدی این وزارتخانه فن­آوری پیل سوختی توسعه چشم­گیری پیدا کرده است.