Yakıt hücrelerinde kullanılmak üzere elektrospun kompozit membran sentezi ve karakterizasyonu

Bu çalışmada; yakıt hücresinde kullanılmak üzere, SHNT(sülfolanmış halloysit nanotüp) ve SPES'in (sülfolanmış polietersülfon) katkı maddesi olarak Polivinilpirilidon (PVP) ile karıştırılmasıyla hazırlanan kompozit membranları elektro-eğirme tekniğiyle sentezlenmiştir. Daha sonra sentezlenen bu membranların karakterizasyonu ve yakıt hücresinde işlevselliği incelenmiştir. Bu amaçla çalışmada öncelikle Polietersülfon'un hidrofobikliğinin önüne geçilmesi ve Halloysit nanotüp'ün ise yük yoğunluğunun arttırılması için her iki polimerde derişik sülfürik asitle sülfolanmıştır. Daha sonrasında PVP katkı oranları değiştirilmeden, SHNT 'nin 4 farklı kütlece yüzdesi kullanılarak membran çözeltileri hazırlanmıştır. Bu membran gruplarından birincisi içerisinde SHNT içermeyen SPES/PVP kontrol membranıdır. Diğer membran grupları ise kütlece SHNT yüzdelerine göre adlandırılan, % 0,5 SHNT içeren SPES/PVP/0.5 SHNT membranı, % 0,75 SHNT içeren SPES/PVP/0.75 SHNT membranı ve % 1,0 SHNT içeren SPES/PVP/1.0 SHNT membranıdır. Bu membran grupları kütlece yüzdelerine göre hazırlanarak hacimce 70:30 (v/v) oranında Dimetilasetamid (DMAc): dimetilformamid (DMF) çözücü karışımında çözünmüş ve uygun parametrelerde elektro-eğirme tekniğiyle sentezlenmiştir. Daha sonrasında ise sentezlenen bu membranların yapılarına Nafion çözeltisi emdirilmiştir. Sentezlenen membranların morfolojik, fizikokimyasal ve mekanik özellikleri, taramalı elektron mikroskobu (SEM), Fourier dönüşümü kızılötesi spektroskopisi (FTIR), X-ışını kırınımı (XRD), Nükleer manyetik rezonans (NMR) analizleri ile belirlenmiştir. Ayrıca su tutma kapasitesi, şişme özelliği, yakıt hücresi performans testleri ile yakıt hücresindeki kullanılabilirlikleri incelenmiştir. Hem su tutma kapasitesi hem de şişme özelliği membranlardaki SHNT'nin kütlece yüzdesinin artmasıyla doğru orantılı olarak artmıştır. Yapılan yakıt hücresi performans testi sonucu da SHNT' nin kütle yüzdesi arttıkça akım yoğunluğunun arttığını göstermiştir. Sonuç olarak, sentezlenen membran grupları arasında SPES/PVP/1.0 SNHT membranın yakıt hücresi için en ideal membran adayı olduğu değerlendirilmiştir.