Alkali yakıt hücreleri için yarı-iç içe geçen polietersülfon kuaternize nişasta polimer ağına dayalı anyon değişim membranı

Abstract

Zehirli emisyonlar olmadan güç üretmeye yönelik birçok etkili cihaz ortaya çıkmış ve geliştirilmiştir. Proton değişim membranlı yakıt hücresi (PEMFC) bu etkili cihazlardan biridir. Elektrokatalizör olarak platine tamamen bağımlı olması son derece rekabetçi olan pazardaki uygulamasını sınırlandırmıştır. Değerli olmayan metal katalizörün potansiyel kullanımı, anyon değişim membranlı yakıt hücresinin (AEMFC) yeniden dikkati çekmesini sağlamıştır. Anyon değişim membranı (AEM), AEMFC'nin kalbi olarak kabul edilir ve aynı zamanda AEM´lerin hazırlanması, bu yakıt hücrelerin geliştirilmesindeki en büyük zorluk olarak kabul edilmiştir. Yüksek iletkenliğe ve yüksek alkali direncine sahip anyon değişim membranların üretimi, bu alanda aktif bir araştırma alanı haline gelmiştir. Bu çalışmada, alkali yakıt hücreleri için iki tür anyon değişim membranı, basit ve yeni bir stratejiye göre tek aşamalı kuaternizasyon yöntemi ile üretilmiştir, Nişastanin kolin klorür ve epiklorohidrin ile kuaternizasyonu ̸ çapraz bağlanması ve ardından polietersülfon (PES) ile karıştırılması, iç içe geçen bir polimer ağıyla (IPN) sonuçlanmıştır. Birinci tip, 133.33 μm kalınlığa sahip gözenekli polieter sülfon AEM, % 376.7 su alımı ve % 5.3 şişmevi oranı sergilemiştir. İkinci tip ise, 55.48 μm ile yoğun polieter sülfon AEM, % 69.9 su alımı ve % 7.5 şişme oranı sergilemiştir. Karakterizasyon sonuçları, üretim rotamızın çok başarılı olduğunu ve üretilen anyon değiştirici membranlarımızın alkali yakıt hücresi uygulamaları için umut verici olduğunu doğrulamıştır.Many effective devices that emerged and developed to generate power without toxic emissions. Proton exchange membrane fuel cell (PEMFC) is one of these effective devices. Its fully dependence on platinum as electrocatalyst has limited its application in a highly competitive market. Potential use of non-precious metal catalyst makes anion exchange membrane fuel cell (AEMFC) garnering renewed attention. Anion exchange membrane (AEM) is considered as the heart of the (AEMFC) and at the same time the preparation as the biggest challenge in the development of (AEMFC). Fabrication of those AEMs with high conductivity and with high alkali resistance has become an active research area for investigation. In this work, two types of anion exchange membranes for alkali fuel cells have been fabricated according to a simple and novel strategy by single step quaternization ̸ crosslinking of starch with choline chloride and epichlorohydrin then blending it with polyethersulfone resulted in a semiinterpenetrating polymer network. The first type, the porous polyether sulfone AEM with 133.33 μm thickness exhibited water uptake of 376.7% and swelling ratio of 5.3%. The second type, the dense polyether sulfone AEM with 55.48 μm exhibited water uptake of 69.9% and swelling ratio of 7.5%iv The charaterization results confirmed that our fabrication route was very successful and our fabricated AEMs are very promising candidates for alkaline fuel cell applications.