ساخت غشاي نانوكامپوزيتي با نانوسيليكا توليد شده با گروه‌هاي تبادلگر پروتن براي كاربرد در پيل سوختي پليمري

Preparation of nanocomposite membrane with nano silica synthesized by proton conductor agents for Polymer fuel cell application

در پژوهش حاضر به تهيه غشاي نانوكامپوزيتي بر پايه كيتوسان براي استفاده در پيل‌هاي سوختي پرداخته‌شده است. به اين منظور، ابتدا نانوسيليكا با استفاده از تركيبي از مركاپتوسيلان و ارتوسيلان اصلاح گرديد. نتايج حاصل از آزمون‌هاي تشخيصي طيف‌سنجي مادون‌قرمز و گرماوزني نشان از تشكيل ساختاري چندلايه از گروه‌هاي اصلاح‌كننده مركاپتو سيلان بر روي نانوسيليكا است. با افزودن نانوذرات سيليكا به پليمر حاصله، غشاي نانوكامپوزيتي ساخته شد. افزودن نانوذرات سيليكا اصلاح‌شده با گروه¬هاي سولفونيك اسيد به ايجاد جفت¬هاي اسيد-باز منجر شده و سد انرژي در برابر عبور پروتن را كاهش مي‌دهد. همچنين برهم‌كنش‌هاي الكترواستاتيك ايجادشده بين گروه‌هاي آمين كيتوسان و سولفونيك اسيد نانوذرات منجر به بهبود پايداري غشا مي‌گردد. آزمون‌هاي جذب آب و تجزيه گرماسنجي از بهبود مقاومت فيزيكي و شيميايي غشا حكايت دارد. با توجه به يافته‌هاي پژوهش حاضر، غشاي بيوپليمري ساخته‌شده مي‌تواند جايگزيني مناسب براي كاربرد در پيل‌هاي سوختي دماپايين باشد.

In this study, A chitosan based nanocomposite is developed for fuel cell applications. In this regard, silica was modified by combination of MPTMS and TEOS .The results of FTIR and TGA indicated that this modification led to a multi-layered structure of functional groups on silica surface. By adding the particles to the chitosan, a nanocomposite membrane was produced. Addition of 10wt% of modified silica acquires 50% enhancement in Proton conductivity Addition of multi-layer sulfonic acid modified silica led to creation of acid – base pair that can reduce the barrier energy against proton conduction and at the same time can conduct proton within its structure. By Electrostatic interactions between sulfonic acid groups of modified silica and amine groups of chitosan, membranes achieve better dimensional and thermal stability. The result of Water Uptake and TGA test proved the enhancement of physical and chemical stability of synthesized membrane. According to this results, this membrane is a good candidate for use in low temperature fuel cell