Polimer kompozit elektrolitlerin proton iletkenlik-serbest hacim ilişkilerinin pozitron yok olma ömür spektroskopisi tekniği (PALS) ile incelenmesi

Bu tez çalışması, SPEEK (sülfolanmış polieter eter keton) matrislerindeki farklı sülfonasyon derecelerinin (DS) proton iletkenliği ve dielektrik davranışları üzerindeki etkilerini Pozitron Yok Olma Ömür Spektroskopisi (PALS) ile ölçülen serbest hacim fraksiyonları ile birlikte değerlendirmek amacıyla gerçekleştirilmiştir. Elektrolitlerin yapısal, termal ve morfolojik özellikleri FTIR, TGA ve SEM analizleri kullanılarak karakterize edilmiş, ardından PALS ile serbest hacim fraksiyonları belirlenmiştir. Bu veriler, elektrolitlerin iletkenlik mekanizmaları üzerinde kritik bir öngörü sunmaktadır. SPEEK-65 ve SPEEK-80 elektrolitlerinin PALS sonuçları, her birinin iç yapısındaki serbest hacim fraksiyonlarının farklılıklarını ortaya koymaktadır. Özellikle, SPEEK-65'in daha düşük serbest hacim fraksiyonuna sahip olması, daha düşük sülfonasyon derecesine işaret etmekte ve dolayısıyla daha az boşluk içerdiğini göstermektedir. Diğer yandan, SPEEK-80'in yüksek serbest hacim fraksiyonu, daha yüksek sülfonasyon derecesinin bir göstergesi olarak daha fazla boşluğa işaret etmektedir. Proton iletkenliği ve dielektrik özellikler geniş sıcaklık (300-370 K) ve frekans (20Hz-1MHz) aralıklarında ölçülmüş ve PALS sonuçlarıyla ilişkilendirilmiştir. Daha yüksek serbest hacim fraksiyonunun, proton iletim mekanizmasını ve dolayısıyla elektrolitin elektriksel performansını nasıl etkilediği açıklığa kavuşturulmuştur. Bu ilişki, sülfonasyon işleminin polimer matrisindeki yapısal değişiklikler üzerindeki etkisinden kaynaklanmaktadır. Sonuç olarak, PALS sonuçları, SPEEK elektrolitlerinin yapısal ve elektriksel özelliklerinin detaylı bir şekilde analiz edilmesini sağlamakta ve bu veriler, elektrolitlerin enerji depolama, yakıt hücresi teknolojileri ve diğer uygulamalar için optimize edilmesinde önemli bir rehber olarak hizmet etmektedir. Bu çalışma, kompleks iletkenlik ve dielektrik davranışını anlamak için PALS tekniğinin güçlü bir araç olduğunu vurgulamakta ve ileriye dönük araştırmalar için önemli bir temel sağlamaktadır.