تهیه و بررسی غشاهای پلیمری دمای بالا، بر پایه منومرهای فسفونه جدید

شماره مسلسل

نویسنده

کلیدواژه

پیل سوختی

غشاهای هدایت کننده پروتون

غشاهای دمای بالا

هدایت پروتون

یونومرهای فسفونه

چکیده

یکی از اساسی ترین چالش ها در پیشبرد تکنولوژی پیل سوختی با غشا الکترولیت پلیمری, تهیه غشاهای پلیمری بادوام است که به پیل سوختی توانایی عملکرد در دمای بالا را بدون احتیاج به رطوبت بالا می دهند. دستیابی به این غشاها یک مزیت بسیار مهم است که پیچیدگی, قیمت و کارایی پیل سوختی را تا حدود زیادی تحت تاثیر قرار می دهد. عدم کارایی غشاهای پلیمری روزمره در دماهای بالا, که بر پایه پلیمرهای آلیفاتیک و یا آروماتیک با گروه های سولفونیک اسید هستند (نفیون ها پلیمرهای تجاری این گروه هستند), تلاش ها را به سمت جایگزینی این گروه اسیدی در زنجیره پلیمری با گروه های دیگر نموده است. غشاهای پلیمری با گروه های فسفونیک اسید در ساختار, پتانسیل بالاتری نسبت به آنالوگ های سولفونیک اسیدی خود در دمای بالا دارند.پیوند هیدروژنی و خواص آمفوتری گروه های فسفونیک اسید منجر به هدایت بهتر پروتون در غشاهای فسفونه در شرایط با رطوبت پایین و تحت نفوذ ساختاری می شود. علاوه بر این به دلیل پایداری حرارتی بالای پیوند کوالانسی کربن- فسفر (C-P) این پلیمرها توانایی استفاده در دماهای بالا را دارند. با توجه به ویژگی های مثبت در گروه های فسفونیک اسید و پتانسیل مناسب به عنوان غشاهای دمای بالا در پیل های سوختی, تلاش های فراوانی برای طراحی و ساخت غشاهای مناسب در سال های اخیر صورت گرفته است. هر چند به دلیل محدودیت های سنتزی نتایج بسیار اندکی از ساختارهای آروماتیک و پایدار گزارش شده است.در این پژوهش, هدف سنتز غشا پایدار حرارتی با گروه های فسفونیک اسید در یک زنجیره کاملا آروماتیک است. برای رسیدن به این هدف, روش های متفاوتی مورد استفاده قرار گرفته که روش های سنتزی, محدودیت ها و ویژگی هر یک به تفسیر در گزارش آمده است. پس از بررسی گزینه های موجود طراحی و تهیه سیستم پلی ایمید دارای گروه های فسفونه انتخاب شد. پلی ایمیدها از لحاظ ساختاری از پایدارترین پلیمرهای مقاوم حرارتی هستند و عموما در شرایط غشا کارایی مناسبی دارند. طی چند مرحله سنتزی دی آمین مورد نظر با گروه های فسفونیک اسید و یا استر سنتز شد و واکنش پلیمریزاسیون با دی انیدریدهای تجاری منجر به سنتز پلیمرهای فسفونه گردید.پلیمرهای نهایی با ویسکوزیته های تا 0.83 و با راندمان بالا سنتز شدند. آنالیز پایداری حرارتی پلیمرهای دارای گروههای فسفونیک اسید نشانگر T10%بالاتر از 427oC است. غشاهای با ظرفیت انتقال یون بین 4-6meq/g هدایت پروتونی 73mS/cm را در دمای محیط و 100% اشباع نشان می دهند. داده ها نشانگر آنست که در شرایط بدون آب و پس از دوپه کردن با فسفریک اسید در دمای 100oC این هدایت به بیشینه 150mS/cm می رسد.

استنادها

ثبت نشده است.

ارجاعات

ثبت نشده است.

مقالات مرتبط نشریه ای

ثبت نشده است.

مقالات مرتبط همایشی

ثبت نشده است.

طرح های مرتبط

ثبت نشده است.

کارگاه های پیشنهادی