الکتروریسی پلیمرهای رسانای پروتون-پیل سوختی-8

الکتروریسی پلیمرهای رسانای پروتون و ترکیب پلیمر رسانا و مواد غیر آلی

اولین مرحله در تولید غشاهای کامپوزیت شبکه ی نانوالیاف ، تولید حصیر رسانای پروتون نانو لیفی با روش الکتروریسی است. در این بخش به روش های آزمایشگاهی جهت الکتروریسی پلیمرهای هادی پروتون و ترکیب پلیمر هادی و مواد غیر ارگانیک می پردازیم .این روش ها برای سیستم های زیر بررسی می شود:

1.     sulfonated poly(arylene ether sulfone) (sPAES)

2.     sPAES + sPOSS (sulfonated octaphenyl polyhedral oligomeric silsesquioxane)

3.     perfluorosulfonic acid (PFSA)

4.     PFSA + sPOSS

1.سنتز sPAES

کوپلیمریزاسیون تصادفی پلی آریلن اتر سولفون در شکل16 نشان داده شده است .

شکل16) کوپلیمریزاسیون تصادفی sPAES

مواد 4،4-دی کلرو دی فنیل سولفون (DCDPS) و 4،4- بی فنل (BP) به ترتیب از متانول و استون تبلور مجدد می شوند. سولفوریک اسید دودکننده ( شامل 30%  So₃) و تولوئن در ادامه به آن ها اضافه می شوند .

الکتروریسی sPAES

پلیمر sPAES به فرم Na⁺  در N,N-دی متیل استامید (N,N-dimethylacetamide (DMAc)) حل می شود تا یک سری محلول هایی که حاوی sPAES با درصد وزنی 20% تا 30 % می باشد ، ایجاد شود. 2 میلی لیتر از را درون سرنگ می ریزیم. بدین ترتیب الکتروریسی  را در دستگاه انجام می دهیم.

2.الکتروریسی sPAES/sPOSS

sPOSS¹  به عنوان یک ماده ی افزایش دهنده ی خاصیت هدایت پروتون به نانوالیاف sPAES به کار می رود . ساختار شیمیایی sPOSS در شکل 18 نشان داده شده است. این ماده   IEC بالایی دارد.( mmol/gr 4.8) و بسیار آبدوست است. بنابراین می تواند هدایت پروتون و حفظ آب را در غشای نهایی بهبود بخشد.

شکل 18) ساختار شیمیایی sPOSS

جهت الکتروریسی ترکیب sPAES/sPOSS ، 2-بوتوکسی اتانول به عنوان حلال استفاده می شود. sPOSS در حلال DMAc نامحلول است و سعی شد مخلوطsPOSS sPAES + در الکل هایی مانند متلنول و اتانول و پروپانول و اسیدهای آلی استفاده شود، که موفقیت آمیز بود. ترکیب 35% وزنی sPAES/sPOSS (wt/wt 25/75) و 35% وزنی sPAES/sPOSS (wt/wt 35/65) و 40% وزنی sPAES/sPOSS (wt/wt 40/60) در 2-بوتوکسی اتانول برای الکتروریسی حل شد .غلظت کلی sPAES/sPOSS در 2-بوتوکسی اتانول از 35 به 40 درصد افزایش یافت وقتی که سهم sPOSS از 25 به 40 درصد رسید ، زیرا ویسکوزیته ی محلول با افزایش sPOSS در محلول الکتروریسی ، کاهش یافت. در جدول 2 لیستی از ترکیبات به کار رفته در سه محلول آمده است. شرایط محلول ها یکسان است. پتانسیل اعمالی بین سوزن و کلکتور kV 14 ، فاصله اسپینرت تا کلکتور 6 سانتی متر و نرخ جریان محلول mL/hr 0.05 بود. همچنین در این آزمایش سرعت چرخش الیاف روی درام 1000 متر در دقیقه و سرعت نوسانی عرضی درام cm/s 25 بود . یک محلول 30 درصد وزنی sPAES در 2-بوتوکسی اتانول بدون حضور sPOSS هم الکتروریسی شد .( به عنوان ماده ی مرجع) برای این محلول ولتاژ اعمالی kV 7 ، فاصله ی سوزن تا کلکتور cm 6 و نرخ جریان mL/hr 0.05 بود. سرعت چرخشی و سرعت نوسانی عرضی هم rpm 1000 و cm/s 25 بود .

---

---

بعد<<صفحه>>قبل
1.2.3.4.5.6.7.8.9.10.11.12.13

---

---

درمورد کاربرد نانوالیاف در پیل سوختی بیشتر بخوانید:

>>روش تولید الکترولیت متخلخل بر پایه نانوالیاف کربن برای استفاده در پیل سوختی پلیمری

>>Nanofiber Network Composite Membranes for Proton Exchange Membrane Fuel Cells