غشای نانوکامپوزیتی برپایه پلی‌اتراترکتون سولفون‌دارشده و مونت‌موریلونیت آلی اصلاح شده برای کاربرد در پیل سوختی متانولی

مرجع پلیمر در بازار ایران (پلیم پارت) : 

چکیده:

فرضیه: اصلاح پلیمرهای آروماتیک مانند پلی‌­اتراترکتون(PEEK)‌طی فرایند سولفون­‌دارشدن می‌‌­تواند موجب تهیه غشاهای پلی‌­الکترولیت برای جایگزینی غشای تجاری نفیون در پیل­‌های سوختی متانول مستقیم (DMFC) شود. مقدار رسانندگی پروتون در این غشاها، با افزایش گروه‌های سولفونیک اسید به ساختار افزایش می­‌یابد. با توجه به­‌نقش مؤثر نانومواد در کاهش مقدار تراوایی در نانوکامپوزیت­‌ها، افزودن نانورس مونت موریلونیت آلی اصلاح­‌شده (OMMT) به ماتریس های سولفون دارشده با درجه سولفون دارشدن بهینه، می­‌تواند موجب کاهش تراوایی متانول و افزایش کارایی پیل شود.

روش­‌ها:  PEEK با سولفوریک اسید در حالت محلول، با درجه­‌های مختلف سولفون­‌دار شد. طبق پارامتر گزینش پذیری، درجه بهینه سولفون دارشدن (DS) معرفی شد. برای تهیه غشاهای نانوکامپوزیتی، با استفاده از همزن فراصوتی، مقادیر متفاوتی از نانورس های مونت موريلونيت (MMT) و (OMMT )شامل Cloisite 15A و MMT اصلاح شده با کیتوسان (CMMT) به پلیمر سولفون­‌دارشده با درجه سولفون­‌دارشدن بهینه اضافه شد و مخلوط حاصل قالب‌­ریزی شد. ظرفیت تبادل یونی غشاها اندازه­‌گیری شد. پارامتر گزینش پذیری (نسبت رسانندگی پروتون به تراوایی متانول( در دمای25⁰C و عملکرد پیل سوختی متانول مستقیم                (directmethanol fuel cell, DMFC) در دمای  25⁰C و خوراک 1M از متانول برای غشاهای مختلف تعیین و نتایج با نفیون 117 مقایسه شد.

یافته­ها: درجه گزینش‌­پذیری بهینه برای پلي‌­اتر اتر كتون سولفون­‌دارشده (SPEEK) به مقدار % 62  تعیین شد. الگوهای پراش پرتو X و(XRD)  تأیید کرد، نانورس‌­ها در ساختار نانوکامپوزیت‌­ها در مقادیر کم  1 ^WT% ورقه‌­ای شده‌­اند. مقدار رسانندگی پروتون و تراوایی متانول و نیز آزمون عملکرد نشان داد، غشای نانوکامپوزیتی برپایه SPEEK/CMMT بیشترین مقدار حداکثر چگالی توان تولید انرژی را در مقایسه با سایر غشاهای نانوکامپوزیتی یا نفیون 117 دارد. براین اساس غشاهای پلی­‌الکترولیت SPEEK/CMMT برای کاربردهای پیل سوختی متانولی نویدبخش است.

دانلود متن کامل: غشای نانوکامپوزیتی برپایه پلی‌اتراترکتون سولفون‌دارشده و مونت‌موریلونیت آلی اصلاح شده برای کاربرد در پیل سوختی متانولی

DOI: 10.22063/JIPST.2022.3186.2164

ترجمه و ویرایش:هانیه میران موسوی