غشاهاي نانوكامپوزيتي بر پايه پلي‌(اتر اتر كتون) سولفون‌دارشده و مونت‌موريلونيت آلي اصلاح‌شده در پيل سوختي متانول مستقيم

فرضيه: اصلاح پليمرهاي آروماتيك مانند پلي‌اتر اتر كتون (PEEK) طي فرايند سولفون‌دارشدن مي‌تواند موجب تهيه غشاهاي پلي‌الكتروليت براي جايگزيني غشاي تجاري نفيون در پيل‌هاي سوختي متانول مستقيم (DMFC , direct methanol cell) شود. مقدار رسانندگي پروتون در اين غشاها، با افزايش گروه‌هاي سولفونيك اسيد به ساختار افزايش مي‌يابد. با توجه به نقش مؤثر نانومواد در كاهش مقدار تراوايي در نانوكامپوزيت‌ها، افزودن نانورس‌ مونت‌موريلونيت طبيعي يا آلي اصلاح‌شده (OMMT) به ماتريس‌هاي سولفون‌دارشده با درجه سولفون‌دارشدن بهينه، مي‌تواند موجب كاهش تراوايي متانول و افزايش كارايي پيل شود.روش‌ها: PEEK با سولفوريك اسيد در حالت محلول، با درجه‌هاي مختلف سولفون‌دار شد. طبق پارامتر گزينش‌پذيري، درجه بهينه سولفون‌دارشدن (DS)‌ معرفي شد. براي تهيه غشاهاي نانوكامپوزيتي، با استفاده از همزن فراصوتي، مقادير متفاوتي از نانورس‌هاي مونت‌موريلونيت (MMT) و OMMT (شامل Cloisite 15A و MMT اصلاح‌شده با كيتوسان (CMMT) به پليمر سولفون‌دارشده با درجه سولفون‌دارشدن بهينه اضافه شد و مخلوط حاصل قالب‌ريزي شد. ظرفيت تبادل يوني غشاها اندازه‌گيري شد. پارامتر گزينش‌پذيري (نسبت رسانندگي پروتون به تراوايي متانول) در دماي 25 درجه سلسيوس و عملكرد پيل سوختي متانول مستقيم در دماي 25 درجه سلسيوس و خوراك 1M  از متانول براي غشاهاي مختلف تعيين و نتايج با نفيون 117 مقايسه شد.يافته‌ها: درجه گزينش‌پذيري بهينه براي پلي‌اتر اتر كتون سولفون‌دارشده (SPEEK) به مقدار %62 تعيين شد. الگوهاي پراش پرتو X (XRD) تأييد كرد، نانورس‌ها در ساختار نانوكامپوزيت‌ها در مقادير كم (wt %1) ورقه‌اي‌ شده‌اند. مقدار رسانندگي پروتون و تراوايي متانول و نيز آزمون عملكرد نشان داد، غشاي نانوكامپوزيتي بر پايه SPEEK/CMMT بيشترين مقدار حداكثر چگالي توان توليد انرژي را در مقايسه با ساير غشاهاي نانوكامپوزيتي يا نفيون 117دارد. بر اين اساس غشاهاي پلي‌الكتروليت SPEEK/CMMT براي كاربردهاي پيل سوختي متانولي نويدبخش است.