SULFONATED POLY(ARYLENE ETHER BENZIMIDAZOLE) COPOLYMER MEMBRANE SYNTHESIS AND CHARACTERIZATION

SÜLFONLANMIŞ POLİ(ARİLEN ETER BENZİMİDAZOL) KOPOLİMER MEMBRAN SENTEZİ VE KARAKTERİZASYONU

Abstract

Fuel cells which are utilized to produce electrical energy from hydrogen are accepted as analternative of environmentally friendly and efficient energy production. Perflorosulfonic acid basedmembranes such as Nafion, are used frequently in polymer electrolyte membrane fuel cells (PEMFCs).However researches on alternative polymer electrolyte membranes (PEMs) are continued because ofdecrement in proton conductivity at high temperatures and high prices of Nafion membranes. At the firststage of this study, disodium-3,3 -disulfonate-4,4 -dichlorodiphenylsulfone (S-DCDPS) andbenzimidazole bisphenol (HPBI) monomers were synthesized. Then a sulfonated poly(arylene etherbenzimidazole) copolymer was synthesized via nucleophilic aromatic polycondensation reaction ofsynthesized monomers. 1H NMR and FTIR analysis of synthesized monomers and 1H NMR, FTIR andthermogravimetric analysis (TGA) of the copolymer were performed. Copolymer synthesis wasconfirmed clearly by the results of the analysis. TGA curve showed that synthesized copolymer has ahigh thermal stability (~400 oC) and can be used for high temperature applications

Özet

Hidrojenden elektrik enerjisi üretiminde kullanılan yakıt hücreleri, geleceğin çevre dostu ve yüksekverimli enerji üretimine alternatif olarak kabul görmektedirler. Nafion gibi perflorosülfonik asit bazlımembranlar polimer elektrolit membran yakıt hücreleri (PEMHY)nde sıklıkla kullanılmaktadırlar.Ancak Nafion membranların yüksek sıcaklıklarda proton iletkenliklerinin düşmesi ve fiyatlarınınyüksek olması nedeniyle alternatif polimer elektrolit membran (PEM)lar üzerine araştırmalar devametmektedir. Bu çalışmanın ilk aşamasında, disodyum-3,3-disülfonat-4,4-diklorodifenilsülfon (S- DCDPS) ve benzimidazol bisfenol (HPBI) monomerlerinin sentezi gerçekleştirilmiştir. Daha sonrasentezlenen monomerlerden nükleofilik aromatik polikondenzasyon reaksiyonu ile poli(arilen eterbenzimidazol) kopolimeri sentezlenmiştir. Sentezlenen monomerlerin 1H NMR ve FTIR, kopolimerinise 1H NMR, FTIR ve termogravimetrik analizleri (TGA) gerçekleştirilmiştir. Yapılan analizlersonucunda kopolimerin sentezlendiği açıkça ortaya konulmuştur. TGA eğrisi sentezlenen kopolimerinısıl kararlılığının yüksek olduğunu (~400 oC) ve yüksek sıcaklık uygulamalarında kullanılabilirliğinigöstermiştir