นาฟิออน

ตัวระบุ
หมายเลข CAS	66796-30-3 วาย
เคมสไปเดอร์	ไม่มี
PubChem CID	โมโนเมอร์ 61889
แดชบอร์ด CompTox ( EPA )	DTXSID30882013
คุณสมบัติ
สูตรเคมี	C 7 HF 13 O 5 S . C 2 F 4
มวลโมลาร์	ดูบทความ
อันตราย
การติดฉลากGHS :
ภาพสัญลักษณ์
คำสัญญาณ	คำเตือน
คำเตือนเกี่ยวกับอันตราย	H319 , H335
คำเตือน	P261 , P264 , P271 , P280 , P304+P340 , P305+P351+P338 , P312 , P337+P313 , P403+P233 , P405 , P501
สารประกอบที่เกี่ยวข้อง
สารประกอบที่เกี่ยวข้อง	อะซิเพล็กซ์ เฟลมิออน โดเว็กซ์ ฟูมาเพม เอฟ
เว้นแต่จะระบุไว้เป็นอย่างอื่น ข้อมูลที่ให้ไว้เป็นข้อมูลสำหรับวัสดุในสภาวะมาตรฐาน (ที่อุณหภูมิ 25 °C [77 °F] ความดัน 100 kPa) เอ็น ตรวจสอบ  (คืออะไร   ?) วายเอ็น ข้อมูลอ้างอิงในกล่องข้อมูล

Nafionเป็นชื่อทางการค้าของฟลูออโรพอลิเมอร์ - โคพอลิ เมอร์ที่ใช้ เตตระฟลูออโรเอทิลีนซัลโฟเนตเป็นพื้นฐาน ซึ่งสังเคราะห์ขึ้นในปี 1962 โดย ดร. Donald J. Connolly ที่สถานีทดลอง DuPont ในเมืองวิลมิงตัน รัฐเดลาแวร์สหรัฐอเมริกา สิทธิบัตรเลขที่ 3,282,875 งานวิจัยเพิ่มเติมเกี่ยวกับตระกูลพอลิเมอร์ นี้ดำเนินการในช่วงปลายทศวรรษ 1960 โดย ดร. Walther Grot จากDuPont ^{[ 1 ]} Nafion เป็นแบรนด์ของ บริษัท Chemoursเป็นพอลิเมอร์สังเคราะห์ชนิดแรกที่มีคุณสมบัติไอออนิกที่เรียกว่าไอโอโนเมอร์คุณสมบัติไอออนิกที่เป็นเอกลักษณ์ของ Nafion เป็นผลมาจากการรวมกลุ่มเพอร์ฟลูออโรไวนิลอีเทอร์ที่ลงท้ายด้วยกลุ่มซัลโฟเนตเข้ากับโครงสร้างหลักของเตตระฟลูออโรเอทิลีน ( PTFE ) ^{[ 2 ] [ 3 ] [ 4 ]} Nafion ได้รับความสนใจอย่างมากในฐานะตัวนำโปรตอนสำหรับเซลล์เชื้อเพลิงเมมเบรนแลกเปลี่ยนโปรตอน (PEM)เนื่องจากมีเสถียรภาพทางเคมีและเชิงกลที่ดีเยี่ยมในสภาวะที่รุนแรงของการใช้งานนี้

พื้นฐานทางเคมีของคุณสมบัติการนำไอออนของ Nafion ยังคงเป็นหัวข้อของการวิจัยอย่างกว้างขวาง^{[ 2 ]}การนำไอออนของ Nafion เพิ่มขึ้นตามระดับการไฮเดรชั่น การสัมผัส Nafion กับสภาพแวดล้อมที่มีความชื้นหรือน้ำจะเพิ่มปริมาณโมเลกุลของน้ำที่เกี่ยวข้องกับกลุ่มกรดซัลโฟนิกแต่ละกลุ่ม ลักษณะที่ชอบน้ำของกลุ่มไอออนิกดึงดูดโมเลกุลของน้ำ ซึ่งเริ่มละลายกลุ่มไอออนิกและแยกโปรตอนออกจากกลุ่ม -SO ₃ H ( กรดซัลโฟนิก ) โปรตอนที่แยกตัวออกมาจะ "กระโดด" จากตำแหน่งกรดหนึ่งไปยังอีกตำแหน่งหนึ่งผ่านกลไกที่อำนวยความสะดวกโดยโมเลกุลของน้ำและพันธะไฮโดรเจน [ ^{2 ] เมื่อ}ไฮเดรชั่น Nafion จะแยกเฟสที่ระดับความยาวนาโนเมตร ส่งผลให้เกิดเครือข่ายที่เชื่อมต่อกันของโดเมนที่ชอบน้ำ ซึ่งช่วยให้การเคลื่อนที่ของน้ำและแคตไอออน เกิดขึ้นได้ แต่เมมเบรนจะไม่นำอิเล็กตรอนและนำแอนไอออน ได้น้อยมาก เนื่องจากการเลือกผ่าน (การกีดกันตามประจุ) สามารถผลิตนาฟิออนโดยใช้หรือแลกเปลี่ยนกับรูปแบบแคตไอออนอื่น ๆ สำหรับการใช้งานที่แตกต่างกัน (เช่น ลิเธียมสำหรับแบตเตอรี่ลิเธียมไอออน) และที่น้ำหนักสมมูล (EW) ที่แตกต่างกัน ซึ่งอาจพิจารณาได้ว่าเป็นความจุในการแลกเปลี่ยนไอออน (IEC) เพื่อให้ได้ค่าการนำไฟฟ้าของแคตไอออนที่หลากหลาย โดยมีข้อแลกเปลี่ยนกับคุณสมบัติทางกายภาพและเคมีอื่น ๆ เช่น การดูดซับน้ำและการบวมตัว

นาฟิออนสามารถผลิตได้ทั้งในรูปผงเรซินและโคพอลิเมอร์มีโครงสร้างทางเคมีหลากหลายรูปแบบ จึงมีชื่อทางเคมีหลายชื่อใน ระบบ IUPACตัวอย่างเช่น นาฟิออน-เอช มีชื่อทางระบบดังต่อไปนี้:

• จากChemical Abstracts : เอทานซัลโฟนิลฟลูออไรด์, 2-[1-[ไดฟลูออโร-[(ไตรฟลูออโรเอทินิล)ออกซี]เมทิล]-1,2,2,2-เตตระฟลูออโรเอทอกซี]-1,1,2,2,-เตตระฟลูออโร-, พร้อมด้วยเตตระฟลูออโรเอทิลีน
• โคพอลิเมอร์ของกรดเตตระฟลูออโรเอทิลีน-เพอร์ฟลูออโร-3,6-ไดออกซา-4-เมทิล-7-ออกเทนซัลโฟนิก

น้ำหนักโมเลกุลของ Nafion มีความแปรผันเนื่องจากความแตกต่างในการประมวลผลและสัณฐานวิทยาของสารละลาย^{[ 3 ] [ 4 ]}โครงสร้างของหน่วย Nafion แสดงให้เห็นถึงความแปรผันของวัสดุ ตัวอย่างเช่นโมโนเมอร์ พื้นฐานที่สุด มีสายโซ่ที่แตกต่างกันระหว่าง กลุ่ม อีเทอร์ (ตัวห้อย z) วิธีการทั่วไปในการกำหนดน้ำหนักโมเลกุล เช่นการกระเจิงแสงและโครมาโทกราฟีแบบเจลเพอร์มี เอชัน ไม่สามารถนำมาใช้ได้เนื่องจาก Nafion ไม่ละลายน้ำ แม้ว่าน้ำหนักโมเลกุลจะถูกประมาณไว้ที่ 10 ⁵ –10 ⁶ Da ก็ตาม^{[ 3 ] [ 4 ]}แทนที่จะใช้ค่าน้ำหนักเทียบเท่า (EW) และความหนาของวัสดุ จึงใช้อธิบายเมมเบรนที่มีจำหน่ายในเชิงพาณิชย์ส่วนใหญ่ EW คือจำนวนกรัมของ Nafion แห้งต่อโมลของกลุ่มกรดซัลโฟนิกเมื่อวัสดุอยู่ในรูปกรด^{[ 4 ]}เมมเบรน Nafion มักถูกจัดประเภทตาม EW และความหนา^{[ 2 ] [ 5 ]}ตัวอย่างเช่น Nafion 117 ระบุเมมเบรนหล่อขึ้นรูปที่มี EW 1100 กรัม/โมล และความหนา 0.007 นิ้ว (7 พันส่วน) ^{[ 5 ]}ในทางตรงกันข้ามกับน้ำหนักเทียบเท่าเรซินแลกเปลี่ยนไอออน แบบดั้งเดิม มักจะอธิบายในแง่ของ ความจุ การแลกเปลี่ยนไอออน (IEC) ซึ่งเป็นการคูณผกผันหรือส่วนกลับของน้ำหนักเทียบเท่า กล่าวคือ IEC = 1000/EW

อนุพันธ์ของนาฟิออนจะถูกสังเคราะห์ขึ้นครั้งแรกโดยการโคพอลิเมอไรเซชันของเตตระฟลูออโรเอทิลีน (TFE) (โมโนเมอร์ในเทฟลอน) และอนุพันธ์ของเพอร์ฟลูออโร (อัลคิลไวนิลอีเทอร์) กับซัลโฟนิลแอซิดฟลูออไรด์ สารรีเอเจนต์ตัวหลังนี้สามารถเตรียมได้โดยการไพโรไลซิสของออกไซด์หรือกรดคาร์บอกซิลิก ที่เกี่ยวข้อง เพื่อให้ได้โครงสร้างโอเลฟิเนต^{[ 6 ]}

ผลิตภัณฑ์ที่ได้คือเทอร์โมพลาสติกที่มี_-SO₂Fซึ่งถูกอัดขึ้นรูปเป็นฟิล์ม สารละลาย NaOH ร้อนจะเปลี่ยนกลุ่มซัลโฟนิลฟลูออไรด์ (-SO₂F) เหล่านี้ให้_เป็นกลุ่มซัลโฟเนต (-SO₃ ₋ ^Na⁺ ) ^รูปแบบของ Nafion นี้ ซึ่งเรียกว่ารูปแบบที่เป็นกลางหรือรูปแบบเกลือ จะถูกเปลี่ยนเป็นรูปแบบกรดที่มีกลุ่มกรดซัลโฟนิก (-SO₃H) ในที่สุด_Nafionสามารถกระจายตัวในสารละลายได้โดยการให้ความร้อนในแอลกอฮอล์ในน้ำที่อุณหภูมิ 250 °C ในหม้ออัด ความดัน เพื่อนำไปขึ้นรูปเป็นฟิล์มบางหรือใช้เป็นสารยึดเกาะพอลิเมอร์ในอิเล็กโทรด ด้วยกระบวนการนี้ Nafion สามารถใช้ในการสร้างฟิล์มคอมโพสิต เคลือบอิเล็กโทรดหรือซ่อมแซมเมมเบรนที่เสียหายได้^{[ 3 ]}

การรวมกันของโครงสร้าง PTFE ที่เสถียรกับกลุ่มซัลโฟนิกที่เป็นกรดทำให้ Nafion มีคุณสมบัติดังนี้: ^{[ 2 ] [ 7 ]}

• มีคุณสมบัติในการนำไฟฟ้าสูงสำหรับแคตไอออน ทำให้เหมาะสำหรับการใช้งานเมมเบรนหลายประเภท^{[ 2 ]}
• วัสดุนี้ทนทานต่อการกัดกร่อนทางเคมี จากข้อมูลของ Chemours มีเพียงโลหะอัลคาไล (โดยเฉพาะโซเดียม) เท่านั้นที่สามารถทำให้ Nafion เสื่อมสภาพได้ภายใต้อุณหภูมิและความดันปกติ
• โครงสร้างหลักของ PTFE ที่สอดประสานกับกลุ่มซัลโฟเนตไอออนิกทำให้ Nafion มีความเสถียรทางเคมีสูงที่อุณหภูมิ (เช่น 190 °C) แต่มีจุดอ่อนตัวในช่วง 85-100 °C ทำให้มีอุณหภูมิใช้งาน ปานกลาง เช่น สูงสุด 100 °C ซึ่งมีข้อจำกัดเพิ่มเติมในการใช้งานทุกประเภทเนื่องจากการสูญเสียน้ำที่อุณหภูมิสูงกว่า 100 °C
• เป็น ตัวเร่งปฏิกิริยา ซูเปอร์แอซิดการรวมกันของโครงสร้างหลักที่มีฟลูออรีน กลุ่มกรดซัลโฟนิก และผลการรักษาเสถียรภาพของเมทริกซ์พอลิเมอร์ทำให้ Nafion เป็นกรดที่แรงมาก โดยมี pK _a ~ -6 ^{[ 8 ]}ในแง่นี้ Nafion คล้ายกับกรดไตรฟลูออโรเมทานซัลโฟนิก CF ₃ SO ₃ H แม้ว่า Nafion จะเป็นกรดที่อ่อนกว่าอย่างน้อยสามอันดับความแรง
• มันยอมให้น้ำผ่านได้ในระดับเลือกสรรและสูงมาก
• การนำไฟฟ้าของโปรตอนสูงถึง 0.2 S /cm ขึ้นอยู่กับอุณหภูมิ สถานะการให้ความชุ่มชื้น ประวัติความร้อน และสภาวะการประมวลผล^{[ 9 ] [ 2 ]}
• ทั้งเฟสของแข็งและเฟสของเหลวของ Nafion สามารถซึมผ่านก๊าซได้^{[ 10 ] [ 11 ]}ซึ่งเป็นข้อเสียสำหรับอุปกรณ์แปลงพลังงาน เช่น ใบไม้เทียม เซลล์เชื้อเพลิง และเครื่องแยกน้ำด้วยไฟฟ้า

ลักษณะทางสัณฐานวิทยาของเยื่อ Nafion เป็นเรื่องที่กำลังศึกษาอย่างต่อเนื่องเพื่อให้สามารถควบคุมคุณสมบัติได้ดียิ่งขึ้น คุณสมบัติอื่นๆ เช่น การจัดการน้ำ ความเสถียรในการให้ความชุ่มชื้นที่อุณหภูมิสูงการลากด้วยไฟฟ้าออสโมซิสรวมถึงความเสถียรทางกล ความร้อน และการออกซิเดชัน ล้วนได้รับผลกระทบจากโครงสร้างของ Nafion มีการเสนอแบบจำลองหลายแบบสำหรับลักษณะทางสัณฐานวิทยาของ Nafion เพื่ออธิบายคุณสมบัติการขนส่งที่เป็นเอกลักษณ์^{[ 2 ]}

แบบจำลองแรกของ Nafion เรียกว่า แบบจำลอง คลัสเตอร์-แชนเนลหรือคลัสเตอร์-เน็ตเวิร์กประกอบด้วยคลัสเตอร์ไอออนซัลโฟเนตที่กระจายตัวอย่างเท่าๆ กัน (เรียกอีกอย่างว่า ' ไมเซลล์ กลับหัว ' ^{[ 4 ]} ) ที่มีเส้นผ่านศูนย์กลาง 40 Å (4 nm ) ซึ่งยึดอยู่ภายในโครงตาข่ายฟลูออโรคาร์บอนต่อเนื่อง ช่องแคบๆ ที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางประมาณ 10 Å (1 nm) เชื่อมต่อคลัสเตอร์เข้าด้วยกัน ซึ่งอธิบายถึงคุณสมบัติการขนส่ง^{[ 3 ] [ 4 ] [ 12 ]}

ความยากลำบากในการกำหนดโครงสร้างที่แน่นอนของ Nafion เกิดจากความสามารถในการละลายและโครงสร้างผลึกที่ไม่สอดคล้องกันในอนุพันธ์ต่างๆ ของมัน แบบจำลองทางสัณฐานวิทยาขั้นสูงได้แก่แบบจำลองแกน-เปลือกซึ่งแกนที่อุดมไปด้วยไอออนถูกล้อมรอบด้วยเปลือกที่ขาดไอออนแบบจำลองแท่งซึ่งกลุ่มซัลโฟนิกเรียงตัวเป็นแท่งคล้ายผลึก และแบบจำลองแซนด์วิชซึ่งพอลิเมอร์ก่อตัวเป็นสองชั้น โดยกลุ่มซัลโฟนิกดึงดูดกันผ่านชั้นน้ำซึ่งมีการขนส่งเกิดขึ้น^{[ 4 ]}ความสอดคล้องกันระหว่างแบบจำลองได้แก่ เครือข่ายของกลุ่มไอออน แบบจำลองแตกต่างกันในรูปทรงเรขาคณิตและการกระจายตัวของกลุ่ม แม้ว่าจะยังไม่มีแบบจำลองใดที่ได้รับการกำหนดว่าถูกต้องอย่างสมบูรณ์ แต่มีนักวิทยาศาสตร์บางคนได้แสดงให้เห็นว่าเมื่อเมมเบรนดูดซับน้ำ สัณฐานวิทยาของ Nafion จะเปลี่ยนจากแบบจำลองกลุ่ม-ช่องไปเป็นแบบจำลองคล้ายแท่ง^{[ 4 ]}

แบบจำลองช่องทางน้ำทรงกระบอก^{[ 13 ]}ได้รับการเสนอขึ้นโดยอิงจากการจำลองข้อมูลการกระเจิงรังสีเอกซ์มุมเล็กและการศึกษาเรโซแนนซ์แม่เหล็กนิวเคลียร์ของของแข็ง ในแบบจำลองนี้ หมู่ฟังก์ชันกรดซัลโฟนิกจะจัดเรียงตัวเองเป็นอาร์เรย์ของช่องทางน้ำที่ชอบน้ำ โดยแต่ละช่องมีเส้นผ่านศูนย์กลางประมาณ 2.5 นาโนเมตร ซึ่งไอออนขนาดเล็กสามารถเคลื่อนที่ผ่านได้ง่าย ระหว่างช่องทางที่ชอบน้ำจะมีโครงสร้างหลักของพอลิเมอร์ที่ไม่ชอบน้ำซึ่งให้ความเสถียรทางกลที่สังเกตได้ อย่างไรก็ตาม การศึกษาล่าสุดหลายชิ้นสนับสนุนโครงสร้างนาโนแบบแยกเฟสที่ประกอบด้วยโดเมนที่ชอบน้ำแบบแบนราบหรือคล้ายริบบิ้นในระดับท้องถิ่น โดยอิงจากหลักฐานจากการศึกษาภาพโดยตรง^{[ 14 ]}และการวิเคราะห์โครงสร้างและคุณสมบัติการขนส่งที่ครอบคลุมมากขึ้น^{[ 2 ] [ 15 ]}

คุณสมบัติของ Nafion ทำให้เหมาะสำหรับการใช้งานที่หลากหลาย Nafion ถูกนำไปใช้ในเซลล์เชื้อเพลิงอุปกรณ์ทางเคมีไฟฟ้า การผลิตคลอร์-อัลคาไล การกู้คืนไอออนโลหะ การแยกน้ำ ด้วย ไฟฟ้าการชุบการบำบัดพื้นผิวโลหะ แบตเตอรี่เซ็นเซอร์เซลล์ไดอะไลซิสแบบดอนแนนการปลดปล่อยยา การทำให้แห้งหรือเพิ่มความชื้นของก๊าซ และการ เร่งปฏิกิริยา ด้วยกรดซุปเปอร์แอซิดสำหรับการผลิตสารเคมีชั้นดี^{[ 3 ] [ 4 ] [ 7 ] [ 16 ]}นอกจากนี้ Nafion ยังถูกอ้างถึงบ่อยครั้งถึงศักยภาพทางทฤษฎี (เช่น ยังไม่ได้ทดสอบ) ในหลายสาขา เมื่อพิจารณาถึงฟังก์ชันการทำงานที่กว้างขวางของ Nafion เฉพาะส่วนที่สำคัญที่สุดเท่านั้นที่จะกล่าวถึงด้านล่าง

คลอรีนและโซเดียม/โพแทสเซียมไฮดรอกไซด์เป็นสารเคมีพื้นฐานที่ผลิตมากที่สุดในโลก วิธีการผลิตสมัยใหม่ผลิต Cl₂ _และ NaOH/KOH จากการอิเล็กโทรไลซิสของน้ำเกลือโดยใช้เยื่อ Nafion ระหว่างครึ่งเซลล์ ก่อนการใช้ Nafion อุตสาหกรรมต่างๆ ใช้โซเดียมอะมัลกัมที่มีปรอทเพื่อแยกโลหะโซเดียมออกจากเซลล์ หรือใช้ ไดอะแฟรม แอสเบสตอสเพื่อช่วยในการถ่ายโอนไอออนโซเดียมระหว่างครึ่งเซลล์ เทคโนโลยีทั้งสองได้รับการพัฒนาในช่วงครึ่งหลังของศตวรรษที่ 19 ข้อเสียของระบบเหล่านี้คือความปลอดภัยของคนงานและความกังวลด้านสิ่งแวดล้อมที่เกี่ยวข้องกับปรอทและแอสเบสตอส ปัจจัยทางเศรษฐกิจก็มีส่วนเกี่ยวข้องเช่นกัน และในกระบวนการไดอะแฟรมมีการปนเปื้อนของคลอไรด์ในผลิตภัณฑ์ไฮดรอกไซด์ Nafion เป็นผลโดยตรงจากอุตสาหกรรมคลอร์-อัลคาไลที่แก้ไขปัญหาเหล่านี้ Nafion สามารถทนต่ออุณหภูมิสูง กระแสไฟฟ้าสูง และสภาพแวดล้อมที่กัดกร่อนของเซลล์อิเล็กโทรไลต์ได้^{[ 3 ] [ 4 ] [ 7 ]}

รูปทางด้านขวาแสดงเซลล์คลอร์-อัลคาไลซึ่ง Nafion ทำหน้าที่เป็นเยื่อกั้นระหว่างครึ่งเซลล์ เยื่อกั้นนี้ช่วยให้ไอออนโซเดียมสามารถถ่ายโอนจากเซลล์หนึ่งไปยังอีกเซลล์หนึ่งได้โดยมีความต้านทานไฟฟ้าน้อยที่สุด นอกจากนี้ เยื่อกั้นยังได้รับการเสริมด้วยเยื่อกั้นเพิ่มเติมเพื่อป้องกันการผสมของผลิตภัณฑ์ก๊าซและลดการถ่ายโอนไอออน Cl ⁻และ⁻ OH ย้อน กลับให้น้อยที่สุด ^{[ 3 ]}

แม้ว่าเซลล์เชื้อเพลิงจะถูกนำมาใช้เป็นแหล่งจ่ายไฟสำหรับดาวเทียมตั้งแต่ทศวรรษ 1960 แต่เมื่อเร็วๆ นี้ เซลล์เชื้อเพลิงได้รับความสนใจอีกครั้งเนื่องจากมีศักยภาพในการผลิตพลังงานสะอาดจากไฮโดรเจนได้อย่างมีประสิทธิภาพ พบว่า Nafion มีประสิทธิภาพในฐานะเมมเบรนสำหรับ เซลล์เชื้อเพลิง เมมเบรนแลกเปลี่ยนโปรตอน (PEM) โดยอนุญาตให้มีการขนส่งไอออนไฮโดรเจนในขณะที่ป้องกันการนำไฟฟ้าของอิเล็กตรอน อิเล็กโทรไลต์โพลีเมอร์แข็ง ซึ่งทำโดยการเชื่อมต่อหรือวางอิเล็กโทรด (โดยปกติจะเป็นโลหะมีค่า) ไว้ทั้งสองด้านของเมมเบรน จะนำอิเล็กตรอนผ่านกระบวนการที่ต้องใช้พลังงานและรวมไอออนไฮโดรเจนกลับเข้าไปเพื่อทำปฏิกิริยากับออกซิเจนและผลิตน้ำ^{[ 3 ]} คาดว่าเซลล์เชื้อเพลิงจะมีการใช้งานอย่างแพร่หลายในอุตสาหกรรมการขนส่ง

Nafion ซึ่งเป็นซูเปอร์แอซิดมีศักยภาพในการเป็นตัวเร่งปฏิกิริยาสำหรับการสังเคราะห์สารอินทรีย์การศึกษาต่างๆ ได้แสดงให้เห็นถึงคุณสมบัติในการเร่งปฏิกิริยาในการอัลคิเลชันไอโซเมอไรเซชัน โอลิโกเมอไรเซ ชัน อะซิเลชันคีทาไล เซชัน เอสเตอริฟิเคชัน การไฮโดรไลซิสของน้ำตาลและอีเทอร์และการออกซิเดชันมีการค้นพบการใช้งานใหม่ๆ อย่างต่อเนื่อง^{[ 16 ]}อย่างไรก็ตาม กระบวนการเหล่านี้ยังไม่ได้รับการนำไปใช้ในเชิงพาณิชย์อย่างแพร่หลาย ตัวอย่างบางส่วนแสดงไว้ด้านล่าง:

Nafion-H ให้การแปลงที่มีประสิทธิภาพ ในขณะที่วิธีการทางเลือกซึ่งใช้การสังเคราะห์ Friedel-Craftsสามารถส่งเสริมโพลีอัลคิเลชันได้: ^{[ 17 ]}

ปริมาณ Nafion-H ที่จำเป็นในการเร่งปฏิกิริยาอะซิเลชันของเบนซีนด้วยอะโรอิลคลอไรด์นั้นน้อยกว่าตัวเร่งปฏิกิริยา Friedel-Crafts ถึง 10–30%: ^{[ 17 ]}

Nafion-H เพิ่มอัตราการเกิดปฏิกิริยาของการป้องกันผ่านไดไฮโดรไพแรนหรือ o-ไตรอัลคิลซิเลชันของแอลกอฮอล์ ฟีนอล และกรดคาร์บอกซิลิก^{[ 16 ]}

Nafion สามารถเร่งปฏิกิริยาการเคลื่อนย้ายไฮไดรด์ 1,2ได้^{[ 16 ]}

สามารถตรึงเอนไซม์ไว้ภายใน Nafion ได้โดยการขยายรูพรุนด้วย เกลือ ลิโปฟิลิก Nafion รักษาโครงสร้างและค่า pH เพื่อให้สภาพแวดล้อมที่เสถียรสำหรับเอนไซม์ การใช้งานรวมถึงการออกซิเดชันแบบเร่งปฏิกิริยาของอะดีนีนไดนิว คลีโอไท ด์^{[ 16 ]}

Nafion ถูกนำมาใช้ในการผลิตเซนเซอร์โดยมีการประยุกต์ใช้ในเซนเซอร์แบบเลือกไอออน เซนเซอร์แบบโลหะ เซนเซอร์แบบออปติคอล และเซนเซอร์ชีวภาพสิ่งที่ทำให้ Nafion น่าสนใจเป็นพิเศษคือการแสดงให้เห็นถึงความเข้ากันได้ทางชีวภาพ Nafion ได้รับการพิสูจน์แล้วว่ามีความเสถียรในเซลล์เพาะเลี้ยงรวมถึงในร่างกายมนุษย์ และมีการวิจัยจำนวนมากเพื่อผลิตเซนเซอร์กลูโคส ที่มีความไวสูงขึ้น ^{[ 3 ]}

พื้นผิว Nafion แสดงโซนกีดขวางการเกาะติดของแบคทีเรีย^{[ 18 ]}ยิ่งไปกว่านั้น การเคลือบแบบชั้นต่อชั้นที่ประกอบด้วย Nafion แสดงคุณสมบัติต้านจุลชีพที่ยอดเยี่ยม^{[ 19 ]}

การทบทวนวรรณกรรมอธิบายถึงการวิจัย Nafion ในการใช้งานทางชีวการแพทย์ที่หลากหลาย รวมถึงระบบอิเล็กทรอนิกส์ชีวภาพ การเก็บเกี่ยวพลังงาน เซ็นเซอร์ อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์แบบสวมใส่ วิศวกรรมเนื้อเยื่อ แพลตฟอร์มแล็บออนอะชิป อุปกรณ์ฝังในร่างกาย ระบบส่งยาแบบควบคุม และสารเคลือบพื้นผิวต้านจุลชีพ^{[ 20 ]}

ยานอวกาศ SpaceX Dragon 2ที่ออกแบบมาสำหรับมนุษย์ใช้เมมเบรน Nafion เพื่อลดความชื้นในอากาศภายในห้องโดยสาร ด้านหนึ่งของเมมเบรนสัมผัสกับบรรยากาศภายในห้องโดยสาร อีกด้านหนึ่งสัมผัสกับสุญญากาศในอวกาศ ส่งผลให้ความชื้นลดลงเนื่องจาก Nafion สามารถซึมผ่านโมเลกุลของน้ำได้ แต่ไม่สามารถซึมผ่านอากาศได้ ซึ่งช่วยประหยัดพลังงานและความซับซ้อน เนื่องจากไม่จำเป็นต้องใช้ระบบทำความเย็น (เช่นเดียวกับเครื่องลดความชื้นแบบควบแน่น) และน้ำที่ถูกกำจัดออกไปจะถูกปล่อยสู่อวกาศโดยไม่ต้องใช้กลไกเพิ่มเติม^{[ 21 ]}

โดยปกติแล้ว Nafion จะสูญเสียน้ำ (จึงทำให้สูญเสียการนำไฟฟ้าของโปรตอน) เมื่ออุณหภูมิสูงกว่าประมาณ 80 °C ข้อจำกัดนี้เป็นปัญหาในการออกแบบเซลล์เชื้อเพลิง เนื่องจากอุณหภูมิที่สูงขึ้นเป็นที่ต้องการเพื่อประสิทธิภาพที่ดีขึ้นและความทนทานต่อ CO ของตัวเร่งปฏิกิริยาแพลทินัม สามารถผสมซิลิกาและเซอร์โคเนียมฟอสเฟตเข้าไปในช่องทางน้ำของ Nafion ผ่าน ปฏิกิริยาเคมี ในแหล่งกำเนิดเพื่อเพิ่มอุณหภูมิการทำงานให้สูงกว่า 100 °C ได้

• เมมเบรน Nafion ชนิดใดที่เหมาะสมสำหรับเครื่องแยกน้ำด้วยไฟฟ้า/การผลิตไฮโดรเจน?
• หน้าแรกของ Walther G. Grot
• วอลเธอร์ จี. กรอท: "ไอโอโนเมอร์ที่มีฟลูออรีน"
• ผลกระทบของไอโซโทปต่อค่าการนำไฟฟ้าของ Nafion
• ความหนาของเยื่อหุ้มที่มีผลต่อค่าการนำไฟฟ้าของ Nafion
• การให้ความชุ่มชื้นของ Nafion เก็บถาวรเมื่อ 2013-02-28 ที่Wayback Machine
• Nafion Totally Explainedที่Wayback Machine (เก็บถาวรเมื่อวันที่ 22 กันยายน 2550)