Intermediate temperature proton conducting systems based on heterocyclic protogenic solvents

Abstract

Nemsiz proton iletken polymer elektrolitler iki farklı yaklaşıma göre hazırlandı. İlkolarak; proton iletken polymer elektrolitler, poli (stiren sülfonik asit)'e proton solvent olarak1H-1,2,4-Triazol, Tri ve imidazol uçlu trietilenglikol, imi3 katılarak sentezlendi. Polimerprotonsolvent arasındaki etkileşim FT-IR spektroskopi yardımıyla araştırıldı. Maddelerintermal sabitlikleri termal ağırlık analizi (TG) ile incelendi ve maddelerin T> 200 oC üzerindetermal bozulduğu bulundu. Diferansiyel taramalı kalorimetre (DSC) sonuçlarına göre katılanproton solventler polmer üzerinde plastifay etkisi gösterdi. Maddelerin proton iletkenliklerikatılan proton solvent türüne ve artan sıcaklıklara göre araştırıldı. En yüksek protoniletkenliği PSSATri1 150 oC de 0.016 S/cm ölçüldü. İkinci olarak; Citosan ve poli (vinilfosfonik asit), PVPA içeren nemsiz komposit maddelerin proton iletkenlikleri incelendi.Kompozitler çitosanın içerisinde vinil fosfonik asitin in situ polimerizasyon yöntemiylehazırlandı. Homojen maddelerin içeriği elementel analiz ile incelendi. Çitosan/PVPAetkileşimi FT-IR ile incelendi ve maddelerin kristal yapısı XRD ile araştırıldı. Maddelerintermal sabitlikleri TGA ve DSC teknikleri ile araştırıldı. Bu maddelerin proton iletkenlikleri,aktivasyon enerjileri, methanol geçirgenlikleri, su/methanol tutmaları ölçüldü. Citosan-PVPAkompositlerinin proton iletkenlikleri nemsiz ortamdaki diğer iyonik çapraz bağlı maddelerlekarşılaştırıldı.Anahtar Kelimeler: Polistiren sülfonik asit, Triazol, Termal sabitlikleri, Proton iletkenliği,Çitosan, PVPA, Polimer elektrolit.

Anhydrous proton conducting polymer electrolytes were prepared by two differentapproaches. In the first, proton conducting polymer electrolytes have been synthesized bydoping of Poly (styrene sulfonic acid), PSSA with 1H-1,2,4-Triazle, Tri and imidazoleterminated triethyleneglycol, imi3. Polymer-dopant interactions were illustrated by FT-IRspectroscopy. The thermal properties of the blends were investigated by thermogravimetricanalysis (TG) and found that the materials decompose when T> 200 oC. Differential scanningcalorimetry (DSC) results demonstrated that dopants plasticized the host polymer. The protonconductivities of these materials changed with dopant type and increased with temperature.PSSATri1 has a maximum proton conductivity of 0.016 S/cm measured at 150 oC. In thesecond, we have investigated proton conducting properties of anhydrous compositesconsisting of chitosan and poly (vinyl phosphonic acid), PVPA. The composites wereprepared via in situ polymerization of vinyl phosphonic acid in the presence of chitosan.Homogeneous materials were produced and their compositions were analyzed by elementalanalysis. Chitosan/PVPA interactions were studied by FT-IR and the morphology of thecomposites was investigated by XRD. Thermal properties of the composites were investigatedby TGA and DSC techniques. Proton conductivity, activation energy and methanolpermeability as well as water/methanol uptake of these membranes were also measured.Chitosan-PVPA composite material showed better proton conductivity compared to other ioncrosslinkedmaterials in the anhydrous the state.Keywords:Polystyrene sulfonic acid, Triazole, Thermal properties, Proton conductivityChitosan, PVPA, polymer electrolyte.