TiO2 Katkılı Polivinil Alkol Bazlı Nanokompozit Membran Sentezi ve Karakterizasyonu

Abstract

Günümüzde elektrolit olarak kullanımı en yaygın olan membranlar perfluoro sülfonik asit membranlardır. Ancak bu membranların yüksek sıcaklıkta proton iletkenliği düşüktür ve çok pahalıdır. Bu nedenle çalışmalar alternatif membranlar arayışı üzerine yoğunlaşmıştır. Bu çalışmada Nafion® içerikli membrana göre daha iyi fiziksel ve kimyasal özelliklere sahip, hem organik hem de inorganik yapıyı bir arada bulunduran kompozit membran sentezi amaçlanmıştır. Yapılan çalışmada nano boyutta TiO2 katkılı fosfolanmış PVA bazlı membranlar sentezlenmiştir. Sentezlenen membranlar su tutma kapasitesi, şişme özelliği, Fourier Dönüşüm Kızıl Ötesi Spektroskopisi (FT-IR), iyon değiştirme kapasitesi (IEC), elektrokimyasal empedans ölçümleri, mekanik dayanım testleri ve fenton testi gibi karakterizasyon deneylerine tabi tutulmuştur. Çalışmaların sonucunda %15 TiO2 katkılı membranın diğer membranlara göre daha yüksek proton iletkenliği (0,03 S/cm), iyon değiştirme kapasitesi (1,04 meq/g) ve su tutma kapasitesine (%45) sahip olduğu belirlenmiştir. Literatürede rapor edilen değerler ve çalışma kapsamında edinilen bilgilere dayanılarak bu özelliklere sahip bir membran yakıt hücrelerinde elektrolit olarak kullanıma uygundur olduğu düşünülmektedir

Keywords

• Fuel cell, Synthesis of membrane, Characterizations of membrane, Polyvinyl alcohol

Synthesis and Characterization of Polyvinyl Alcohol Based and Titaniumdioxide Doped Nanocomposite Membrane

Abstract

Today, perfluoro sulfonic acid membranes are the most widely used membranes. However proton conductivity of these membranes is very small at high temperatures and they are very expensive. Therefore studies have been focused on the investigation of alternative membranes. In this study, it is aimed to synthesize an organicinorganic composite membrane that has better properties than the Nafion® membrane. In this study nano sized titanium-dioxide (TiO2) doped phosphonated polyvinyl alcohol (PVA) based membranes were synthesized. Also these membranes were subjected to the characterization experiments such as, determination of water uptake capacity and ion exchange capacity, swelling properties, Fourier Transform Infrared Spectroscopy (FT-IR), fenton tests, mechanical tests and electrochemical impedance analysis (EIS). As a result of all these studies it was determined that the 15% TiO2 doped membrane has the better properties such as highest proton conductivity (0.03 S.cm-1 ), ion exchange capacity (1.04 meq.g-1 ) and water uptake (45%). Regarding the values reported in the literature and depending on the knowledge gained during the fuel cell studies it was concluded that any membrane which has the above properties is suitable for the fuel cell applications

Keywords

• Yakıt hücresi, membran sentezi, membran karakterizasyonu, Polivinil Alkol