Pem tipi yakıt hücreleri için imidazol fonksiyonel silika / poli (glisidil metakrilat) nanokompozit membranların üretilmesi ve karakterizasyonu

Abstract

Bu çalışmada poli (glisidil metakrilat) (PGMA) polimeri, fonksiyonel SiO2 nano yapıları ile etkileştirilerek kompozit membranlar hazırlanmış ve karakterize edilmiştir. PEMFC’ de proton (H+) iyonlarının iletimini sağlayan nano yapılı kompozit membranların üretimi için imidazol (Im) ile SiO2 nanoparçacıkları modifiye edilmiştir. Modifiye edilen imidazol fonksiyonel SiO2 (Im-SiO2) nano yapıları halka açılma reaksiyonu ile PGMA ile etkileştirilmiştir. Elde edilen yapıya fosforik asit (H3PO4) eklenerek proton iletkenliği yüksek nanokompozit membranlar hazırlanmıştır. Nanokompozit membranların karakterizasyonunda PGMA ve Im-SiO2 etkileşimin belirlemek için FTIR analizi, termal özelliklerini incelemek için TGA ve DSC analizi, proton iletkenliklerini belirlemek için iletkenlik analizi yapılmıştır. Membranların morfolojisini belirlemek için SEM analizi yapılmıştır. PEMFC uygulamaları için geliştirilen nanokompozit membranların hazırlanmasında SiO2 ve imidazol etkileşimi doğrulanmış ayrıca PGMA üzerindeki epoksi halkasının açıldığı gözlenmiştir. Nanokompozit membranların proton iletkenlik özelliklerinin yüksek sıcaklıkta (120ºC) 0.04 Scm-1 iletkenlik değerine sahip olduğu belirlenmiştir.

In this study, composite membranes were prepared and characterized by interacting poly (glycidyl methacrylate) (PGMA) with functional SiO2 nanostructures. SiO2 nanoparticles were modified with imidazole (Im) for the production of nano-structured composite membranes that transmit proton (H+) ions in PEMFC. The modified imidazole functional SiO2 (Im-SiO2) nanostructures were interacted with PGMA by ring opening reaction. By adding phosphoric acid (H3PO4) to the structure obtained, nanocomposite membranes with high proton conductivity were prepared. In the characterization of nanocomposite membranes, FTIR analysis to determine PGMA and Im-SiO2 interaction, TGA and DSC analysis to examine their thermal properties, conductivity analysis to determine proton conductivity. SEM analysis was performed to determine the morphology of membrane. In the preparation of nanocomposite membranes developed for PEMFC applications, SiO2 and imidazole interaction was confirmed, and it was observed that the epoxy ring on PGMA was opened. The proton conductivity properties of nanocomposite membranes were measured to have a conductivity value of 0.04 Scm-1 at high temperature (120ºC).