Nafion
Nafion adalah suatu fluoropolimer-kopolimer berbasis tetrafluoroetilena tersulfonasi yang ditemukan pada akhir tahun 1960-an oleh Walther Grot dari DuPont.[1] Polimer ini merupakan kelas polimer sintetik pertama dengan sifat ionik yang disebut ionomer. Keuinikan sifat ionik yang dimiliki Nafion merupakan hasil dari penggabungan gugus eter perfluorovinil dengan gugus sulfonat pada kerangka tetrafluoroetilena (Teflon).[2][3] Nafion telah menerima cukup banyak perhatian sebagai konduktor proton untuk membran pertukaran proton (PEM) sel bahan bakar karena stabilitas termal dan mekanik yang sangat baik.
| |
| Penanda | |
|---|---|
| 3DMet | {{{3DMet}}} |
| ChemSpider |
|
| Nomor EC | |
| Nomor RTECS | {{{value}}} |
CompTox Dashboard (EPA)
|
|
| Sifat | |
| C7HF13O5S . C2F4 | |
| Massa molar | Lihat artikel |
| Senyawa terkait | |
Senyawa terkait
|
Aciplex Flemion Dowew fumapem F |
Kecuali dinyatakan lain, data di atas berlaku pada suhu dan tekanan standar (25 °C [77 °F], 100 kPa). | |
 verifikasi (apa ini   ?)
| |
| Referensi | |
Dasar kimia bagi sifat konduktif superior yang dimiliki Nafion masih menjadi fokus penelitian. Proton pada gugus SO3H (asam sulfonat) "lompat" dari satu lokasi asam yang lain. Pori-pori memungkinkan pergerakan kation namun membran tidak mengkonduksi anion atau elektron. Nafion dapat diproduksi dengan berbagai konduktivitas kationik.
Preparasi
Turunan Nafion pertama disintesis melalui kopolimerisasi tetrafluoroetilena (TFE) (monomer dalam Teflon) dan suatu turunan dari perfluoro (alkil vinil eter) dengan asam sulfonil fluorida. Pereaksi terakhir dapat disiapkan melalui pirolisis oksida atau asam karboksilat bersangkutan untuk menghasilkan struktur terolefinasi.[4]
Produk yang dihasilkan adalah suatu termoplastik mengandung gugus -SO2F yang diekstrusi ke dalam film. Larutan NaOH panas mengkonversi gugus sulfonil fluorida (-SO2F) tersebut menjadi gugus sulfonat (-SO3−Na+). Bentuk Nafion ini, disebut sebagai bentuk netral atau garam, pada akhirnya dikonversi ke bentuk asam yang mengandung gugus asam sulfonat (-SO3H). Nafion dapat dicetak menjadi film tipis dengan pemanasan dalam alkohol berair pada 250 °C dalam suatu autoklaf. Dengan proses ini, Nafion dapat digunakan untuk menghasilkan film komposit, melapisi elektroda, atau memperbaiki kerusakan membran.[2]
Nafion termodifikasi untuk PEM sel bahan bakar
Normalnya, Nafion akan terdehidrasi (karenanya kehilangan konduktivitas proton) ketika suhu berada di atas ~80 °C. Batasan ini menjadi masalah dalam desain sel bahan bakar, karena suhu yang tinggi lebih disukai untuk efisiensi yang lebih baik serta toleransi CO pada katalis platina. Silika dan zirkonium fosfat dapat digabungkan dalam jaringan air Nafion melalui reaksi kimia in situ untuk meningkatkan suhu kerja menjadi di atas 100 °C.
Referensi
- ^ Church, Steven (6 Januari 2006). "Del. firm installs fuel cell". The News Journal. hlm. B7.
- ^ a b Heitner-Wirguin, C. (1996). "Recent advances in perfluorinated ionomer membranes: structure, properties and applications". Journal of Membrane Science. 120: 1–33. doi:10.1016/0376-7388(96)00155-X.
- ^ Mauritz, K. A., Moore, R. B.; Moore (2004). "State of Understanding of Nafion". Chemical Reviews. 104 (10): 4535–4585. doi:10.1021/cr0207123. PMID 15669162.
- ^ Connolly, D.J.; Longwood; Gresham, W. F. (1966). "Fluorocarbon Vinyl Ether Polymers". U.S. Patent 3.282.875.
- ^ Hickner, Michael A.; Ghassemi, Hossein; Kim, Yu Seung; Einsla, Brian R.; McGrath, James E. (2004). "Alternative Polymer Systems for Proton Exchange Membranes (PEMs)". Chemical Reviews. 104 (10): 4587–4612. doi:10.1021/cr020711a. ISSN 0009-2665.
- ^ Dicks, A.L. (2012). "PEM Fuel Cells": 203–245. doi:10.1016/B978-0-08-087872-0.00406-6.