Investigation of structural changes in proton conducting polymer membranes using spectroscopic methods

Protonus vadošas membrānas ir galvenie elementi nākotnes elektrolīzes iekārtās un degvielas šūnās, kas būs kā jauni enerģijas avoti mobilajām ierīcēm un tehnoloģijām. Lai elektrolīzeri un degvielas šūnas būtu ekonomiski, vajag samazināt membrānu ražošanas izmaksas un uzlabot to protonu vadīšanas spēju. Svārstību spektroskopija ir neaizstājama metode membrānu sastāva un funkcionālo grupu analīzei. Tā ļauj noteikt arī izmaiņas membrānas uzbūvē, to hidratējot, tas ir, bagātinot ar ūdeni. Darbā tiek izmantoti svārstību spektri, kas iegūti, izmantojot FTIR un FTIR-ATR metodes, lai izpētītu gan komerciālās Nafion® un Fumapem®, gan paštaisītās sulfonētās PEEK membrānas. Tiek identificētas grupas, kas atbildīgas par atsevišķiem pīķiem svārstību spektros, kā arī pētīta to atkarība no membrānu izkarsēšanas temperatūras.Proton conducting membranes are the main elements of future electrolyze devices and fuel cells that will be as new sources for automotive and portative devices and technologies. In order the electrolyzes and energy sources will be energy efficient we should decrease the manufacturing expenses and to increase its proton conductivity. Vibration spectroscopy is one of the main methods that allows to determine membrane structure and to analyze the function groups in membranes. It allows us to notice the changes that happen in membranes after hydration, temperature treatment, etc. In this work the vibration spectra, including FTIR and FTIR-ATR methods were used to investigate both commercial Nafion® and Fumapem® and home-made modified sulfonated PEEK membranes. The changes in spectra of protonated membranes confirm the proposed mechanism of protonation. The changes in spectra after temperature treatment of the membranes allows us to make assumptions about changes that happened in the membranes