سنتز غشاء پلیمری speek و بررسی تأثیر بهبوددهنده های مونتموریلونیت (mmt) و تنگستو فسفریک اسید (tpa) بر عملکرد آن در پیل سوختی پلیمری

چکیده امروزه بحران های انرژی و آلودگی محیط زیست تبدیل به معضل بزرگی برای بشر شده است. جهت رفع این مشکلات، پیل سوختی به عنوان یکی از منابع انرژی پاک جایگزین مناسبی برای سوخت های فسیلی می باشد. در پیل سوختی پلیمری از الکترولیت های پلیمری جامد که توانایی انتقال پروتون دارد استفاده می-شود. نفیان به عنوان غشاء الکترولیت پلیمری گران قیمت بوده و از لحاظ مکانیکی در دمای بالا ناپایدار می-باشد به همین دلیل در این پروژه از پلی اتر اتر کتون استفاده شده است. هدف اصلی در این پژوهش سنتز غشای نانوکامپوزیتی پلی اتر اتر کتون سولفونه – تنگستوفسفریک اسید– مونتموریلونیت (speek/ tpa- mmt) می باشد. ابتدا سولفوناسیون پلیمر در محدوده ی دمایی ??60-50 با تغییر زمان واکنش انجام شد و درجه ی سولفوناسیون با استفاده از طیف سنجی nmr 70% و 65% بدست آمد. در مرحله بعد پودرنانوکامپوزیتی tpa/mmt با نسبت وزنی 3:1، 4:1 و 5:1 سنتز شد. مشخصات ساختاری پودرنانوکامپوزیتی باft-ir ، xrd و sem بررسی شد و نتایج نشان داد کهtpa برهمکنش خوبی با mmt دارد. غشاهایsp65 ، sp65-mmt، sp65-mt1، sp65-mt2 و sp65-mt3 سنتز شد و عملکرد غشاهای نانو کامپوزیتی با غشای تجاری نفیان-117 و پلی اتر اتر کتون سولفونه خالص مقایسه شد. نتایج sem نشان می-دهد که بهبود دهنده، به طرز مناسبی در سطح غشاء پخش شده است. نتایج داده های جذب آب و ظرفیت تبادل یون غشای نانوکامپوزیتی sp65-mt3 به ترتیب49% و meq/gr3 که نسبت به پلی اتر اتر کتون سولفونه خالص که به ترتیب 30% وmeq/gr 82/1 بیشتر است. داده های هدایت پروتون در محدوده ی دمایی ??80-25 بررسی و بیشترین مقدار هدایت پروتون در دمای ??80 برای غشای نانوکامپوزیتی sp65-mt3 (s/cm)1015/0 مشاهده شد. بررسی خواص نفوذ پذیری متانول نشان می دهد که نفوذپذیری متانول نیز برای تمام غشاهای نانوکامپوزیتی نسبت به پلی اتر اتر کتون سولفونه در دمای ??70 کمتر می باشد در نتیجه برای استفاده در پیل سوختی متانولی مستقیم نیز مناسب می باشد. یکی از پارامترهای مهم غشاء، گزینش پذیری است بهترین گزینش پذیری برای غشاء نانوکامپوزیتی sp65-mt1 مشاهده شد.