مروری بر ساختار و عملکرد غشاهای الکترولیتی پلیمری و کاربردهای آن‌‌ها

در سال های اخیر، پژوهش و توسعه درباره الکترولیت های پلیمری با سرعت زیادی در حال پیشرفت است، زیرا این مواد می توانند به عنوان جایگزین مناسبی برای الکترولیت های مایع در کاربردهای مختلف درنظرگرفته شوند. استفاده از الکترولیت های پلیمری مشکلات نشت حلال، رشد دارینه (نظیر دارینه لیتیم در باتری های یون لیتیم)، اتصال کوتاه داخلی، استفاده از حلال خورنده و تولید گازهای مضر را برطرف می سازد. طی سه دهه گذشته، معرفی غشاهای الکترولیتی پلیمری به پیشرفت های چشمگیر در گسترش و بهبود عملکرد وسایل الکتروشیمیایی مانند باتری ها، پیل های سوختی، ابرخازن ها، حسگرها، سلول های خورشیدی و غیره منجر شده است. به طور کلی، الکترولیت های پلیمری ساختارهای دوپه شده با یون هستند که قابلیت انتقال و تبادل یون را از طریق مواضع رسانا دارند. غشاهای الکترولیتی پلیمری باید در کاربردهای مختلف از خواصی چون انعطاف پذیری و قابلیت فیلم شدن مناسب، ایمنی زیاد، رسانندگی یونی مناسب برای کاربردهای عملی، رسانندگی الکتریکی کم، استحکام مکانیکی خوب، پایداری گرمایی و الکتروشیمیایی مطلوب برخوردار باشند. در این مقاله، برای ایجاد درک کافی از غشاهای الکترولیتی پلیمری، ساختار شیمیایی مشخص، سازوکارهای انتقال یون، روش‌های بهبود خواص و همچنین کاربردهای الکترولیت‌های پلیمری (در کاربرد هایی نظیر پیل های سوختی، باتری ها، خازن ها و غیره) مرور شده است.

an introduction to the structure and performance of polymer electrolyte membranes and their applications

in recent years, research on polymer electrolytes (pes) has been developed, because these materials can be considered as a suitable alternative to liquid electrolytes in various applications. using polymer electrolytes solve the problems of solvent leakage, dendrite growth (lithium dendrite in lithium ion batteries), internal short circuit, use of corrosive solvent and production of harmful gases. during the last three decades, the introduction of polymer electrolyte membranes has led to significant progress in expanding and improving the performance of electrochemical devices such as batteries, fuel cells, supercapacitors, sensors, solar cells, etc. in general, pes are ion-doped structures that have the ability to transfer and exchange ions via ion conducting sites. in various applications, polymer electrolyte membranes should provide properties, such as flexibility and proper filmability, high safety, suitable ionic conductivity for practical applications, low electrical conductivity, good mechanical strength, and thermal and electrochemical stability. in this article, in order to develop a sufficient knowledge of polymer electrolyte membranes, their specific chemical structure, ion transport mechanisms, methods of improving properties, as well as the applications of polymer electrolytes (such as fuel cells, batteries, capacitors, etc.) has been reviewed.