Studium volných objemů v Nafionu pomocí pozitronia

Abstract

Název práce: Studium volných objemů v Nafionu pomocí pozitronia Autor: Lucie Košinová Katedra: Katedra fyziky nízkých teplot Vedoucí bakalářské práce: doc. Mgr. Jakub Čížek, Ph.D., Katedra fyziky nízkých teplot Abstrakt: Předmětem předkládané práce je výzkum absorpce vody v Nafionu a vlivu teploty na kinetiku absorpce a desorpce. Studium absorpce a desorpce vody bylo prováděno jednak pomocí měření změn makroskopických fyzikálních vlastností Nafionu (vážení, diferenciální skenovací kalorimetrie) a dále charakterizací rozdělení velikostí mikroskopických volných objemů, které vznikají na základě nedokonalého uspořádání polymerních řetězců. K tomuto účelu byla použita nedestruktivní metoda pozitronové anihilační spektroskopie, která v současné době jako jediná umožňuje měřit rozdělení volných objemů o velikosti několika Å. Na základě naměřených spekter dob života pozitronů anihilujících ve vzorku Nafionu byl určen vývoj distribuce a velikosti volných objemů ve vzorku. Výsledky této práce mohou být dále použity při výzkumu Nafionu, který je hojně používán jako semipermeabilní membrána při průmyslových chlor-alkalických elektrolýzách a jako protonový vodič v palivových článcích.

Title: Study of free volumes in Nafion using positronium Author: Lucie Košinová Department: Department of Low-Temperature Physics Supervisor: doc. Mgr. Jakub Čížek, Ph.D., Department of Low-Temperature Physics Abstract: The object of this thesis is investigation of the absorption of water in Nafion and the influence of temperature on the absorption and desorption kinetics. Study of the absorption and desorption of water was carried out either measurement of changes in the macroscopic physical properties of Nafion (weighing, differential scanning calorimetry) either by microscopic characterization of the size distribution of free volume that arises as a consequence of an imperfect arrangement of polymer chains. For this purpose I used a non- destructive method used positron annihilation spectroscopy, which is currently the only technique capable of determination of the size distribution of free volumes having the free volume distribution by size of a few Å. The development of the size distribution and the concentration free volumes in the sample were determined on the based on the measurement of lifetime spectra of positrons annihilating in the sample of Nafion. The results obtained in this thesis can be further used in research of Nafion, which is widely used as a semipermeable membrane during industrial...