p-Toluensülfonikasit Bazli Proton Iletken Membranlarin Sentezi Ve

3. Ulusal Polimer Bilim ve Teknolojisi Kongresi ve Sergisi,
12 – 14 Mayıs 2010, Kocaeli Üniversitesi – Kocaeli
PS 83
Poli(1-Vinil-1,2,4-Triazol)/ p-Toluensülfonikasit Bazli Proton Iletken
Membranlarin Sentezi Ve Karakterizasyonu
Hamide Aydın, Şehmus Özden, Sevim Ünügür Çelik, Ayhan Bozkurt
Fatih Üniversitesi, Kimya Bölümü, 34500 Büyükçekmece, İstanbul
[email protected]
Son yıllarda proton iletken membran yakıt hücrelerine (Proton Exchange Membrane Fuel
Cell, PEM-FC) olan ilgi giderek artmıştır. Polimer bazlı proton iletken membranlar genel olarak,
kimyasal içeriklerine, iletkenlik mekanizmalarına ve yüksek sıcaklıklardaki davranışlarına göre
çeşitlendirilebilirler. Bunlardan ilki 25-100 oC arasında proton iletkenliği nem içeriğine bağlı olan
perfloro polimer membran (Nafion®) gibi malzemelerdir. Bu membranlar nemli ortamda
hidrofilik ve hidropobik bölümlere ayrılarak suyun dinamik yapısıyla protonların iletilmesini
sağlamaktadırlar. Ancak malzemelerin pahalı olması, iletkenliklerinin yüksek sıcaklıklarda (T> 80
o
C) nem kaybı nedeniyle düşmesi gibi dezavantajları vardır. Bu nedenle 100–200 oC arasında
proton iletkenliği nem içeriğine bağlı olmayan alternatif membranların geliştirilmesi oldukça
önemlidir. Triazol, imidazol gibi model sistemlerine, dopant katkılarının eklenmesiyle proton
iletkenlikleri daha da artmıştır. Bu çalışmada heterohalkalı polimer sentezlenerek asitle dop edilmiş
ve termal ve proton iletkenlik özellikleri nemsiz ortam şartlarında çalışılmıştır. Bu amaçla 1-vinil1,2,4-triazolün serbest radikal polimerizasyonu ile poli(1-vinil-1,2,4-triazol), PVTri homopolimeri
yüksek verimde sentezlendi. Homopolimerin karakterize edilmesinde FT-IR ve katı hal 13C CPMAS NMR spektroskopisi kullanıldı. Sentezlenen homopolimer p-toluensülfonik asit ile farklı mol
oranlarında (x=0.5, 1, 1.5, 2) dop edilerek filmler hazırlandı ve triazol halkasından p-toluensülfonik
asite proton transferi FT-IR spektroskopisi ile kanıtlanmıştır. Diferansiyel taramalı kalorimetre
(DSC) materyallerin Tg değerlerini belirlemek ve asit oranının malzeme üzerindeki yumuşatma
etkisini inceleme amaçlı kullanıldı. TGA analizi materyallerin 250 oC’ye kadar termal kararlılığa
sahip olduklarını gösterdi. Döngüsel voltametre sonuçlarıyla materyallerin 3V’un üzerinde
elektrokimyasal kararlılığa sahip oldukları sonucuna ulaşıldı. Nemsiz ortamda PVTri1PTSA ve
PVTri2PTSA numünelerinin iletkenlikleri AC impedans spektroskopisi ile incelendi ve 150 oC’de
8x10-4 S/cm-1 ve 110 °C’de 0.012 S/cm-1 olarak ölçüldü.
168