Synthesis and characterization of ion conducting organic electrolytes

Abstract

İki farklı yaklaşımla susuz proton iletken elektrolitler hazırlandı.İlk olarak, poli (etilenglikolheksa karboksilat), PEG-HCA içerisine çeşitli stokiyometrik oranlarda, x, imidazol dop edilerek PEG-HCAxIm şeklinde susuz proton iletken organik elektrolitler sentezlendi(x -COOH grubunun imidazole molce oranı). FT-IR spektroskopisi, termogravimetrik analiz (TG) ve diferansiyel taramalı kalorimetre (DSC) yöntemiyle karekterize edildi. Sıcaklığa bağlı değişken akım (AC) iletkenlikleri empedans spektroskopi ile ölçüldü. PEGCA 1 Im susuz organik elektrolitin 120oC de maksimum proton iletkenliği 10-3 S/cm olarak bulundu. İkinci olarakta Poli(etilenglikol metakrilat fosfat) ve heterosiklik bazlı yeni susuz proton ileten polimer elektrolitler araştırıldı. Proton çözücü olarak imidazol veya benzimidazolle birlikte etilen glikol metakrilat fosfatın klasik bulk polimerleşmesi ile maddeler elde edildi. Üründeki heterosiklik maddenin monomere oranı x ile gösterilmek üzere, PEGMAP-Imx ve PEGMAP-BnImx kompozitleri üretildi. Elemantal analiz (EA), FT-IR spektroskopisi, TGA , DSC ve empedans spektroskopisi yöntemi ile polimer-heterosiklik elektrolitler karakterize edildi. Susuz kompozit elektrolitlerin 160oC de maksimum proton iletkenliği 2x10-4 S/cm olarak bulundu.Anahtar kelimler : Poli(etilenglikolheksa karboksilat), poli(etilenglikolmetakrilat fosfat), imidazol, benzimidazol, proton iletkenliği, termal özellikler, organik elektrolitler

Anhydrous proton conducting electrolytes were prepared by two different approaches. In the first, poly(ethyleneglycolhexa carboxylate), PEG-HCA was doped with imidazole (Im) at various stoichiometric ratios to form PEG-HCAxIm where x is the molar ratio of Im to ?COOH unit. The materials were characterized by Fourier Transform Infrared Spectroscopy (FT-IR), Thermogravimetry Analysis (TG) and Differential Scanning Calorimetry (DSC). Temperature dependence of the conductivities were investigated using impedance spectroscopy. The blends of the PEG-HCA1Im exhibit a maximum proton conductivity of approximately 10-3 S/cm at 120oC. In the second, proton conducting polymer electrolytes based on Poly(ethyleneglycol methacrylatephosphate), PEGMAP and heterocycle have been investigated. The materials were synthesized via conventional radical bulk polymerization of ethylene glycol methacrylate phosphate in the presence of proton solvents such as imidazole (Im) or benzimidazole (BnIm). The Poly(EGMAP-Imx) or Poly(EGMAP-BnImx) composites were produced where x is the molar ratio of heterocycle to monomer in the feed. The polymer-heterocycle electrolytes were characterized by elemental analysis (EA), FT-IR spectroscopy, TGA, DSC and impedance spectroscopy. Maximum proton conductivity of 2x10-4 S/cm has been obtained for the anhydrous composite electrolytes at 160 oC.Keywords: Poly(ethyleneglycolhexa carboxylate), poly(ethyleneglycolmethacrylate phosphate), imidazole, benzimidazole, proton conductivity, thermal properties, organic electrolytes