Nafion: Perbedaan antara revisi
Konten dihapus Konten ditambahkan
k Bot: Perubahan kosmetika |
Tidak ada ringkasan suntingan |
||
Baris 45:
== Preparasi ==
[[Berkas:
Turunan Nafion pertama disintesis melalui kopolimerisasi
|author1=Connolly, D.J. |author2=Longwood |author3=Gresham, W. F. | title= Fluorocarbon Vinyl Ether Polymers
| year=1966 | id={{US patent|3282875}}
}}</ref>
Produk yang dihasilkan adalah suatu [[termoplastik]] mengandung gugus -SO<sub>2</sub>F yang [[Ekstrusi|diekstrusi]] ke dalam film. Larutan NaOH panas mengkonversi gugus sulfonil fluorida (-SO<sub>2</sub>F) tersebut menjadi gugus sulfonat (-SO<sub>3</sub><sup>−</sup>Na<sup>+</sup>). Bentuk Nafion ini, disebut sebagai bentuk netral atau garam, pada akhirnya dikonversi ke bentuk asam yang mengandung gugus asam sulfonat (-SO<sub>3</sub>H). Nafion dapat dicetak menjadi [[film]] tipis dengan pemanasan dalam alkohol berair pada 250
Proses produksi ini cukup mahal.<ref name="HicknerGhassemi2004">{{cite journal|last1=Hickner|first1=Michael A.|last2=Ghassemi|first2=Hossein|last3=Kim|first3=Yu Seung|last4=Einsla|first4=Brian R.|last5=McGrath|first5=James E.|title=Alternative Polymer Systems for Proton Exchange Membranes (PEMs)|journal=Chemical Reviews|volume=104|issue=10|year=2004|pages=4587–4612|issn=0009-2665|doi=10.1021/cr020711a}}</ref><ref name="Dicks2012">{{cite journal|last1=Dicks|first1=A.L.|title=PEM Fuel Cells|year=2012|pages=203–245|doi=10.1016/B978-0-08-087872-0.00406-6}}</ref>
== Sifat ==
Kombinasi dari kerangka Teflon stabil dengan gugus sulfonat yang bersifat asam memberikan Nafion karakteristik:<ref name="PermaPure2004">{{cite web|author=Perma Pure LLC |year=2004 |title=Nafion: Physical and Chemical Properties |work=Technical Notes and Articles |url=http://www.permapure.com/tech-notes/key-concepts/nafion-physical-and-chemical-properties/ |deadurl=yes |archiveurl=https://web.archive.org/web/20130928005427/http://www.permapure.com/tech-notes/key-concepts/nafion-physical-and-chemical-properties/ |archivedate=28 September 2013}}<!--Minor error in both formulas : eliminate O between S and F : O=S=O--></ref>
* Sangat konduktif bagi kation, sehingga cocok untuk banyak aplikasi membran.
* Tahan terhadap serangan kimia. Menurut [[DuPont]], hanya [[logam alkali]] (khususnya natrium) dapat menurunkan Nafion di bawah suhu dan tekanan normal.
* Kerangka Teflon bertautan dengan gugus sulfonat ionik memberikan Nafion [[suhu]] operasi yang tinggi, misalnya hingga 190 °C, namun, dalam bentuk membran, hal ini tidak memungkinkan karena hilangnya air dan kekuatan mekanik.
* Merupakan katalis superasam. Kombinasi rangka terfluorinasi, gugus asam sulfonat, dan efek stabilisasi dari matriks polimer membuat Nafion asam yang sangat kuat, dengan pK<sub>a</sub> ~ -6.<ref>{{Cite book
| author=Schuster, M., Ise, M., Fuchs, A., Kreuer, K.D., Maier, J.
| title=Proton and Water Transport in Nano-separated Polymer Membranes
| publisher= Germany: Max-Planck-Institut für Festkörperforschung
| year=2005
| url= http://web.archive.org/web/20070611035636/http://www.fkf.mpg.de/maier/people/kreuer/microstructure-transport1.pdf
}}</ref> Dalam hal ini Nafion menyerupai asam trifluorometanasulfonat, CF<sub>3</sub>SO<sub>3</sub>H, walaupun Nafion merupakan asam lemah dengan sedikitnya tiga lipat lebih.
* Sangat selektif dan sangat permeabel dalam air.
* Konduktivitas protonnya sebesar 0.2 S/cm bergantung pada suhu dan keadaan hidrasi<ref>{{Cite web|title = Journal of The Electrochemical Society — Error|url = http://jes.ecsdl.org/content/143/4/1254|accessdate = 4 November 2015|doi = 10.1149/1.1836625}}</ref>
* Fase padat dan fase berair Nafion keduanya permeabel terhadap gas,<ref>{{Cite journal|title = Gas Permeation through Nafion. Part 1: Measurements|url = http://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.jpcc.5b04155|journal = The Journal of Physical Chemistry C|date = 2015-10-28|doi = 10.1021/acs.jpcc.5b04155|first = Maximilian|last = Schalenbach|first2 = Tobias|last2 = Hoefner|first3 = Paul|last3 = Paciok|first4 = Marcelo|last4 = Carmo|first5 = Wiebke|last5 = Lueke|first6 = Detlef|last6 = Stolten|volume=119|pages=25145–25155}}</ref><ref>{{Cite journal|title = Gas Permeation through Nafion. Part 2: Resistor Network Model|url = http://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.jpcc.5b04157|journal = The Journal of Physical Chemistry C|date = 14 Oktober 2015|doi = 10.1021/acs.jpcc.5b04157|first = Maximilian|last = Schalenbach|first2 = Michael A.|last2 = Hoeh|first3 = Jeff T.|last3 = Gostick|first4 = Wiebke|last4 = Lueke|first5 = Detlef|last5 = Stolten|volume=119|pages=25156–25169}}</ref> yang merupakan kelemahan bagi perangkat konversi energi seperti sel bahan bakar, dan elektroliser air.
== Aplikasi ==
[[Berkas:Motore-idrogeno hydrogen engine.gif|thumb|right|300px|Reaksi di dalam sel bahan bakar]]
Sifat yang dimiliki Nafion membuatnya sesuai untuk berbagai aplikasi. Nafion telah digunakan dalam [[sel bahan bakar]], perangkat elektrokimia, produksi klor-alkali, pemulihan ion logam, [[elektrolisis]] air, [[penyepuhan]], pengolahan permukaan logam, baterai, [[sensor]], sel [[dialisis]] Donnan, pelepasan obat, pengeringan gas atau humidifaksi, dan katalisis superasam untuk produksi bahan kimia.<ref name="Heitner-Wirguin1996"/><ref name="Mauritz2004"/><ref name="PermaPure2004"/><ref name="Gelbard2005">{{cite journal
| author=Gelbard, Georges
| title=Organic Synthesis by Catalysis with Ion-Exchange Resins
| journal=[[Industrial & Engineering Chemistry Research]]
| year=2005 | volume=44 | issue= 23| pages= 8468–8498
| doi=10.1021/ie0580405
}}</ref> Nafion juga sering disebutkan atas potensi teoritis (yaitu, sejauh ini belum teruji) dalam sejumlah bidang.
== Nafion termodifikasi untuk PEM sel bahan bakar ==
Normalnya, Nafion akan terdehidrasi (karenanya kehilangan konduktivitas proton) ketika suhu berada di atas ~80
== Referensi ==
| |||