Nghiên cứu cơ chế ghép mạch và sulfo hóa của màng dẫn proton sử dụng trong pin nhiên liệu hydro

Tóm tắt

Poly(ethylene-co-tetrafluoroethylene) (ETFE) ghép poly(styrene sulfonic acid) màng điện giải polymer (ETFE-PEM) được tổng hợp ghép mạch khơi mào bởi bức xạ gamma từ nguồn ⁶⁰Co thông qua 3 bước (i) Chiếu xạ, (ii) Ghép polystyrene vào phim ETFE (PS-g-ETFE) và (iii) Sulfo hóa (ETFE-PEM). Cơ chế ghép mạch và sulfo hóa của ETFE-PEM với mức độ ghép 22% và sulfo hóa 93% được nghiên cứu bởi phổ cộng hưởng từ hạt nhân ¹³C rắn (solid ¹³C NMR), phổ hồng ngoại biến đổi Fourier (FT-IR) và kính hiển vi điện tử quét phát xạ trường (FE-SEM). Các kết quả cho thấy, styerene được ghép vào polymer nền ETFE bằng phản ứng phá vỡ liên kết p được gây ra bởi các gốc tự do và tạo thành chuỗi polystyrene trên bề mặt pha tinh thể. Các styrene vào sau vẫn tiếp tục khuếch tán vào sâu trong màng từ hai mặt do sự chênh lệch gradient nồng độ. Quá trình ghép mạch xảy ra trên cả vị trí C-H và C-F của mạch polymer ETFE nền, nhưng tại vị trí C-F nhiều hơn, trong khi đó các phản ứng sulfo hóa để tạo màng dẫn proton chỉ xảy ra tại vị trí para trên vòng thơm của polystyrene. Các phản ứng phụ, sản phẩm thứ cấp của quá trình ghép và sulfo không được tìm thấy trên các phổ ¹³C NMR, FT-IR thu được, chứng tỏ các quá trình ghép, sulfo đã được kiểm soát tốt.