اثر میزان جذب آب بر هدایت پروتونی و تحرک موثر پروتون در غشاهای تبادل پروتونی مورد استفاده در پیل سوختی

در این مقاله دو غشای پلی اتر سولفون کتونی سولفونه با درصدهای سولفوناسیون ۴۵ و ۵۵% سنتز شدند. میزان ظرفیت تبادل یونی، جذب آب، هدایت پروتونی، و تحرک موثر پروتون در این غشاها مورد بررسی قرار گرفت و نتایج با غشای نفیون ۲۱۲ مقایسه شد. مشاهده شد که بر خلاف انتظار افزایش درصد سولفوناسیون از ۴۵% به ۵۵% در غشا سبب کاهش هدایت پروتونی آن شده است با محاسبه ظرفیت تبادل یونی حجمی به جای ظرفیت تبادل یونی وزنی و همینطور غلظت گروه های اسیدی به بررسی دلیل این مشاهده پرداخته شد. در نهایت نتایج به دست آمده نشان داد دستیابی به میزان بهینه از گروه های اسیدی در هر ساختار پلیمری بسیار ضروری است. افزایش بیش از حد درصد سولفوناسیون می تواند سبب افزایش جذب آب غشا شود و به این ترتیب غلظت گروه های اسیدی در غشا را کاهش دهد. این موضوع سبب می شود که غشا با وجود ظرفیت تبادل یونی وزنی بالا، هدایت پروتونی کمتری نسبت به غشای مشابه با تعداد گروه های سولفونیک اسیدی کمتر نشان دهد.