غشای نانوکامپوزیتی بر پایه پلی اتر اتر کتون سولفون دارشده و مونت موریلونیت آلی اصلاح شده برای کاربرد در پیل سوختی متانولی

فرضیه:

 اصلاح پلیمرهای آروماتیک مانند پلی اتر اتر کتون (PEEK) طی فرایند سولفون دارشدن می تواند موجب تهیه غشاهای پلی الکترولیت برای جایگزینی غشای تجاری نفیون در پیل های سوختی متانول مستقیم (DMFC) شود. مقدار رسانندگی پروتون در این غشاها، با افزایش گروه های سولفونیک اسید به ساختار افزایش می یابد. با توجه به نقش موثر نانومواد در کاهش مقدار تراوایی در نانوکامپوزیت ها، افزودن نانورس مونت موریلونیت آلی اصلاح شده (OMMT) به ماتریس های سولفون دارشده با درجه سولفون دارشدن بهینه، می تواند موجب کاهش تراوایی متانول و افزایش کارایی پیل شود.

روش ها:

 PEEK با سولفوریک اسید در حالت محلول، با درجه های مختلف سولفون دار 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 موریلونیت (MMT) و OMMT (شامل Cloisite 15A و MMT اصلاح شده با کیتوسان (CMMT) به پلیمر سولفون دارشده با درجه سولفون دارشدن بهینه اضافه شد و مخلوط حاصل قالب ریزی شد. ظرفیت تبادل یونی غشاها اندازه گیری شد. پارامتر گزینش پذیری (نسبت رسانندگی پروتون به تراوایی متانول) در دمای 25 درجه سلسیوس و عملکرد پیل سوختی متانول مستقیم (direct methanol fuel cell, DMFC) در دمای 25 درجه سلسیوس و خوراک 1M  از متانول برای غشاهای مختلف تعیین و نتایج با نفیون 117 مقایسه شد.

یافته ها:

 درجه گزینش پذیری بهینه برای پلی اتر اتر کتون سولفون دارشده (SPEEK) به مقدار %62 تعیین شد. الگوهای پراش پرتو X تایید کرد، نانورس ها در ساختار نانوکامپوزیت ها در مقادیر کم (wt %1) ورقه ای شده اند. مقدار رسانندگی پروتون و تراوایی متانول و نیز آزمون عملکرد نشان داد، غشای نانوکامپوزیتی بر پایه SPEEK/CMMT بیشترین مقدار حداکثر چگالی توان تولید انرژی را در مقایسه با سایر غشاهای نانوکامپوزیتی یا نفیون 117دارد. بر این اساس غشاهای پلی الکترولیت SPEEK/CMMT برای کاربردهای پیل سوختی متانولی نویدبخش است.