بررسی ظرفیت تبادل یون و خواص انتقال پروتون در غشاهای پلی سولفون سولفونه شده برای کاربرد در پیل های سوختی تبادل پروتون

پلی سولفون به عنوان یک غشای غیرفلوئورینه در پیل های سوختی کارآمد است. در مطالعه، فرآیند سولفوناسیون پلی سولفون با استفاده از کلروسولفونیک اسید در مقادیر مختلف و زمان های متفاوت مورد بررسی قرار گرفت وتاثیر این پارامترها بر ویژگی های الکتروشیمیایی غشا شامل درصد جذب آب، ظرفیت تبادل یون، درجه سولفوناسیون و عدد آب پوشی مورد ارزیابی قرار گرفت. غشاهای تبادل پروتون تهیه شده تحت آزمون های فیزیکی-شیمیایی مختلفی قرار گرفتند تا تغییرات ساختاری و عملکردی آن ها شناسایی شود. نتایج نشان داد، افزایش مقدار کلروسولفونیک اسید تا حدود ۲/۰ میلی لیتر موجب افزایش درصد جذب آب، ظرفیت تبادل یون و متعاقبا افزایش عدد آب پوشی می شود؛ این در حالی است که در مقادیر بالاتر، به دلیل تخریب زنجیره اصلی پلیمر و ایجاد ناپایداری ساختاری، این خواص روند کاهشی بر خواص انتقالی غشاها خواهند داشت. بررسی اثر زمان واکنش نیز حاکی از آن بود که در بازه های زمانی مورد مطالعه، زمان نقش تعیین کننده ای بر میزان سولفوناسیون نداشته و مقدار عامل سولفونه کننده عامل اصلی کنترل کننده خواص غشا است.به علاوه، کاهش زاویه تماس از °۹/۷۵ به ۷۶/۴۹ بیانگر افزایش آب دوستی و حضور موثر گروه های سولفونیک در ساختار غشا پس از واکنش سولفوناسیون است. به طور کلی، نتایج نشان می دهد، استفاده از مقادیر متوسط کلروسولفونیک اسید بهترین تعادل را میان بهبود عملکرد غشا و جلوگیری از تخریب ساختاری غشا فراهم می کند.

کلیدواژه ها:

پلی سولفون سولفونه شده ، کلروسولفونیک اسید ، درصد جذب آب ، ظرفیت تبادل یون ، درجه سولفوناسیون ، غشای تبادل پروتون