Polimer elektrolit membran yakıt hücrelerinde (PEMFC) kullanım amaçlı proton iletken triazol fonksiyonlu poli(vinilbenzilklorür) kompozit membranların üretilmesi

Abstract

Polimer elektrolit membran yakıt pillerinde (PEMFC) kullanıldığında yüksek verim elde etmek için yüksek sıcaklığa dayanıklı proton iletken membran geliştirilmesi önemli hale gelmiştir.Bu çalışmada öncelikle poli(vinilbenzilklorür) (PVBC) serbest radikal polimerizasyon ile üretilmiş daha sonra 1H-1,2,4-triazol ile fonksiyonlanmıştır. Triazol fonksiyonlu polimer (PVBCTri) fosforik asit (FA) ile tekrar eden birim monomer sayısına göre çeşitli molar oranlarında katkılanmıştır. İkinci aşamada PVBCTri ile poli(vinilfosfonik asit) (PVFA), poli(stiren sülfonik asit) (PSSA) ve poli(2-akrilamido-2-metil-1-propan sülfonik asit) (PAMPS) polimerlerinin farklı stokiyometrik oranlarda karıştırılmasıyla polimer elektrolit kompozit membranlar hazırlanmıştır.Polimerler arası etkileşimler ve yapı tanımlaması için FT-IR (Fourier transform infrared spektroskopi); ısısal özellikler için TGA (termogravimetrik analiz) ve DSC (kademeli taramalı kalorimetri) kullanılarak membranların karakterizasyonları yapılmıştır. Nemli ve nemsiz membranların proton iletkenlikleri, impedans spektroskopi ile ölçülmüştür. Nemsiz ortamda en yüksek proton iletkenlik değeri PVBCTri-FA 3 membranı için 120 ?C'de 0.005 S/cm olarak ölçüldü.

High temperature tolerant proton conducting membranes have become crucial for high efficiency during their application in clean energy resources such as polymer electrolyte membrane fuel cells (PEMFC).In this study firstly we have synthesised poly(vinylbenzylchloride) (PVBC) with free radical polymerization and then functioned polymer with 1H-1,2,4-triazole. Triazole functioned polymer (PVBCTri) doped with phosphoric acid (FA) at several molar ratios with respect to monomer repeating units. In the second phase we have prepared polymer electrolyte composite membranes by mixing PVBCTri with poly(vinylphosphonic acid) (PVFA), poly(styrene sulfonic acid) and poly(2-acrylamido-2-methyl-1-propanesulfonic acid) (PAMPS) at several stoichiometric ratios with respect to monomer repeating units.The characterization of the membranes were carried out by using FT-IR (Fourier transform infrared spectroscopy) for inter-polymer interactions and structure identify; TGA (thermogravimetric analysis) and DSC (differential scanning calorimetry) for thermal properties. Proton conductivities of the humidified and anhydrous samples were measured using impedance spectroscopy. In anhydrous conditions highest proton conductivity measured 0.005 S/cm at 120 ?C.