پديد آورندگان :
محمدي، مريم پژوهشگاه پليمر و پتروشيمي ايران - پژوهشكده علوم - گروه پلي يورتان و پليمرهاي پيشرفته، تهران , مهدي پور عطائي، شهرام پژوهشگاه پليمر و پتروشيمي ايران - پژوهشكده علوم - گروه پلي يورتان و پليمرهاي پيشرفته، تهران
كليدواژه :
نفيون , ساختار , خواص , كاربرد , غشاي تبادل پروتون پيل سوختي
چكيده فارسي :
در اين مقاله به معرفي ساختار و خواص غشاي تبادل پروتون نفيون به عنوان رايج‌ترين غشاي استفاده شده در فرايندهاي الكتروشيميايي و جداسازي پرداخته شده است. بدين منظور، در ابتدا خانواده غشاهاي پرفلوئوروسولفونيك اسيد معرفي شده كه نفيون مهم‌ترين عضو آن است. سپس، مراحل سنتز نفيون همراه با جزئيات و چالش‌ها و نيز ساختار نفيون و شكل شناسي آن در مرحله بعد بحث و بررسي شده است. روش نام‌گذاري انواع غشاهاي نفيون براساس مشخصه وزن معادل نيز ارائه شده است. در ادامه به وزن مولكولي و عوامل مؤثر بر عملكرد و خواص نفيون پرداخته شده است. خواص و مشخصه‌هاي غشاي نفيون از جمله جذب آب، پايداري شيميايي، رفتار گرمايي، خواص مكانيكي و عوامل مؤثر بر آن، رسانش پروتون و سازوكارهاي حاكم بر رسانش در اين پليمر بحث شده اند. در نهايت، معايب غشاهاي نفيوني اعم از نداشتن قابليت كاركرد در دماي زياد و رطوبت كم و قيمت زياد نيز ارائه شده است. در اين راستا، راهكارهاي پيشنهادي پژوهشگران براي بهبود خواص و رفع معايب در دو بخش اصلاح غشاهاي نفيوني و تهيه غشاهاي جديد جايگزين شرح داده شده است. نگاهي مختصر بر كاربردهاي نفيون، روش‌هاي تهيه غشا، فعال
سازي و نگهداري آن و همچنين غشاي نفيون تجاري ساخت شركت Dupont نيز انجام گرفته است. قابل ذكر است، اين مطالب با تمركز بر كاربرد آن در غشاي تبادل پروتون پيل سوختي ارائه شده است.
چكيده لاتين :
I n this paper, the structure and properties of the proton exchange Nafion membrane are presented as the most commonly used membrane in electrochemical and separation processes. To this end, the family of perfluorosulfonic acid membranes has been introduced, which Nafion is the most important member. Then, the details and challenges of Nafion synthesis as well as its structure and morphology are discussed in the next step. The nomenclature, as well as the equivalent weight characteristic of diverse types of Nafion membranes, is also described. In the following, the molecular weight and factors affecting the performance and properties of Nafion are discussed. The properties and characteristics of Nafion membrane, including water absorption, chemical stability, thermal behavior, mechanical properties, proton conduction as well as governing mechanisms are explained. Finally, the disadvantages of these membranes, including the low performance at high temperatures and low humidity and high cost, are mentioned. The solutions to remove the obstacles are proposed. These strategies are described in two sections: modification of Nafion membranes and the preparation of alternative membranes. A brief look at the applications of Nafion, the preparation methods of the membrane, activation, and maintenance, as well as the commercial Nafion membrane made by DuPont company has been done. Notably, the description of this material is performed by focusing on the application of this membrane in proton exchange membrane fuel cells.
