- Tytuł:
-
Synthesis and characterization of proton conductive membrane based on poly(vinyl alcohol)
Otrzymanie i charakterystyka membrany protonoprzewodzącej na bazie alkoholu poliwinylowego - Autorzy:
- Ciesielski, Adrian
- Opis:
-
The subject of this thesis was the synthesis and characterization of proton conductive polymers that can be used in polymer electrolyte membrane fuel cells (PEMFC). To obtain the membranes poly(vinyl alcohol) (PVA) modified in two steps was used. In order to introduce proton conductivity to PVA, sulfonation of the polymer was carried out. As sulfonating agents 1,3-propanosulfon (PS), and 3-sodium sulfobenzoesan (SBA) were used. In the second phase, polymers were crosslinked by glutaraldehyde (GA) or terephthalic aldehyde (TA). This treatment significantly improved the mechanical properties of the polymer particularly in aqueous medium. An elemental analysis was used to determine the composition of the polymers. The best properties exhibited PVA-10PS-TA, with 10% sulfonation (by 1,3-propanosulfon) and crosslinked in 50% using terephthalic aldehyde. The course of the synthesis was followed by infrared spectroscopy (ATR-FTIR). Water absorption was studied by gravimetric technique and the ion-exchange capacity was measured by the acidimetric titration. The thermal stability of the polymers was investigated by thermogravimetric analysis (TGA-QMS). Proton conductivity of the polymers was determined by impedance spectroscopy. The highest conductivity exhibited PVA-15PS-TA with 15% sulfonation. Obtained membranes were used to produce membrane electrolyte assemblies (MEA), which were studied in model fuel cell system. The results suggest that the PVA-10PS-TA i PVA-15PS-TA polymers can be an interesting alternative for currently used proton conducting membranes.
Przedmiotem pracy była synteza i charakterystyka polimeru protonoprzewodzącego mogącego znaleźć zastosowanie w polimerowych ogniwach paliwowych (PEMFC). Jako substrat użyto polialkohol winylowy (PVA), który modyfikowano w dwóch etapach. W celu nadania PVA właściwości protonoprzewodzących przeprowadzono reakcję sulfonowania polimeru. Jako substancje sulfonujące wykorzystano 1,3-propanosulfon (PS) oraz 3-sulfobenzoesan sodu (SBA). W drugim etapie prowadzono reakcję sieciowania z użyciem aldehydu glutarowego (GA) i aldehydu tereftalowego (TA). Zabieg ten znacząco polepszył właściwości mechaniczne membrany zwłaszcza w środowisku wodnym. Skład polimerów ustalono za pomocą analizy elementarnej. Najlepsze właściwości wykazywał polimer PVA-10PS-TA, sulfonowany w 10% przy użyciu PS oraz usieciowany AT w 50%. Skuteczność prowadzonych syntez kontrowano metodą spektroskopii w podczerwieni (ATR-FTIR). Chłonność wody badano grawimetrycznie, a pojemność jonowymienną polimerów wyznaczono alkacymetrycznie. Stabilność termiczną polimerów zbadano termograwimetrycznie (TGA-QMS). Przewodnictwo protonowe polimerów wyznaczono przy użyciu spektroskopii impedancyjnej uzyskując najwyższą wartość dla PVA-15PS-TA sulfonowanego w 15%. Z otrzymanych membran sporządzono zestawy elektrodowo-membranowe (MEA), które następnie przebadano w modelowym ogniwie paliwowym. Wyniki sugerują, że polimery PVA-10PS-TA i PVA-15PS-TA mogą być ciekawą alternatywą dla aktualnie stosowanych membran protonoprzewodzących. - Dostawca treści:
- Repozytorium Uniwersytetu Jagiellońskiego
Inne