Yakıt Pilleri için Radyasyonla Aşılanmış Polimer Elektrolit Membranlar

Begüm Yarar KAPLAN, Alp YÜRÜM, Selmiye Alkan GÜRSEL, Ahmet Can KİRLİOĞLU, Esaam JAMİL, Naeimeh Rajabalizadeh MOJARRAD, Navid HAGHMORADİ, Bilal ISKANDARANİ, Hamed SALİMKHANİ

Özet

Yakıt pilleri elektrik üretimi için kullanılabilecek en verimli enerji çevrim sistemlerinden biri olarak kabul edilmektedir. Polimer elektrolit membranlı yakıt pilleri ve anyon değişim membranlı yakıt hücreleri için hem ayraç hem de elektrolit olarak katı iyon iletken bir polimer membran kullanılmaktadır. Radyasyonla aşı polimerizasyonu, ticari polimer membranlar için düşük maliyetli alternatiflerin üretimi için kullanılan çok yönlü bir yöntemdir. Bu yöntemde, tipik olarak bir baz polimer, polimer substrat içinde aktif radikal bölgeleri oluşturan iyonlaştırıcı radyasyona maruz bırakılır. Ardından uygun bir vinil monomeri bu aktif bölgeler üzerinde polimerleştirilir. Son aşama olarak, hidrofobik polimer çatısına hidrofilik grupların eklenerek iyon iletken bir membran oluşturulması için son bir kimyasal işlem yapılır. Radyasyonla aşılama parametrelerinin membran özelliklerine etkisi konusunda çeşitli çalışmalar vardır. Ayrıca, bu tür radyasyonla aşılanmış membranların, yakıt pili ile ilgili elverişli özellikleri ve polarizasyon özellikleri rapor edilmiştir. Bu nedenle, radyasyonla aşılanmış polimer membranlar, yakıt pilleri için önemli düşük maliyetli alternatiflerden biridir. Bu derleme, radyasyonla aşılanmış membranların hazırlanması, yakıt pili ile ilgili özelliklerinin ve yakıt pili performanslarının karakterizasyonlarına odaklanmaktadır.

Abstract

Fuel cells are one of the most efficient energy conversion systems to produce electricity. A solid ion-conducting polymermembrane is employed as both separator and electrolyte for polymer electrolyte membrane fuel cells and anionexchange membrane fuel cells. Radiation-induced graft polymerization is a versatile method for the fabrication of low-costalternatives to commercial polymer membranes. In this method, typically a base polymer is exposed to ionizing radiationwhich generates active radical sites within the polymer substrate. Then a suitable vinyl monomer is polimerized on theseactive sites to form a graft copolymer. Finally, a subsequent chemical treatment is performed to introduce hydrophilicgroups to hydrophobic polymer backbone so that an ion conducting membrane is formed. There are various studies aboutthe influence of radiation grafting parameters on membrane properties. Moreover, the favorable fuel cell relevant andpolarization properties of such radiation-grafted membranes were reported. Thus, radiation-grafted polymer membranesare one of the significant low-cost alternatives for fuel cells. This review focuses on the preparation, characterization of fuelcell relevant properties and fuel cell performance of radiation-grafted membranes.