Crosslinked sulfonated poly(ether ether ketone) proton exchange membranes for direct methanol fuel cell applications

Zhong, Shuangling; Cui, Xuejun; Cai, Hongli; Fu, Tiezhu; Zhao, Chengji; Na, Hui

doi:10.1016/j.jpowsour.2006.10.077

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“…Most current development strategies use modified PFSA polymers (partially fluorinated), acid-functionalized aromatic hydrocarbon-based polymers or a number of sulfonated aromatic polymers such as poly (arylene ether)s (PAE) [2,3], poly (acrylene ether sulfone)s (PAES), [4][5][6], poly (phenylene)s (PP) [7,8], poly (ether ether ketone)s (PEEK) [9,10], poly (phenylene sulfide) (PES) [11] and polyimide (PI) [12,13] as potential PEMs. Sulfonated or phosphonated polybenzimidazoles (PBI) [14][15][16], polybenzoxazoles (PBO) [17,18] and polybenzothiazoles (PBT) [19,20] have also been investigated for possible use as PEMs.…”

Section: Introductionmentioning

confidence: 99%

Water Soluble Polymers as Proton Exchange Membranes for Fuel Cells

2012

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Abstract:The relentless increase in the demand for useable power from energy-hungry economies continues to drive energy-material related research. Fuel cells, as a future potential power source that provide clean-at-the-point-of-use power offer many advantages such as high efficiency, high energy density, quiet operation, and environmental friendliness. Critical to the operation of the fuel cell is the proton exchange membrane (polymer electrolyte membrane) responsible for internal proton transport from the anode to the cathode. PEMs have the following requirements: high protonic conductivity, low electronic conductivity, impermeability to fuel gas or liquid, good mechanical toughness in both the dry and hydrated states, and high oxidative and hydrolytic stability in the actual fuel cell environment. Water soluble polymers represent an immensely diverse class of polymers. In this comprehensive review the initial focus is on those members of this group that have attracted publication interest, principally: chitosan, poly (ethylene glycol), poly (vinyl alcohol), poly (vinylpyrrolidone), poly (2-acrylamido-2-methyl-1-propanesulfonic acid) and poly (styrene sulfonic acid). The paper then considers in detail the relationship of structure to functionality in the context of polymer blends and polymer based networks together with the effects of membrane crosslinking on IPN and semi IPN architectures. This is followed by a review of pore-filling and other impregnation approaches. Throughout the paper detailed numerical results are given for comparison to today's state-of-the-art Nafion ® based materials.

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Section: Introductionmentioning

confidence: 99%

Water Soluble Polymers as Proton Exchange Membranes for Fuel Cells

2012

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“…Methanol permeability of PEM was measured by diffusion cell method using a custom-made diffusion cell at room temperature. 7 Experimental details of the measurement procedures can be found elsewhere. 19 MEA Fabrication and DMFC Single Cell Test.…”

Section: Methodsmentioning

confidence: 99%

Molecular weight effect of partially sulfonated PS-b-PDMS diblock copolymers as proton exchange membrane for direct methanol fuel cell

et al. 2014

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Partially sulfonated polystyrene-b-poly(dimethylsiloxane) (sPS-b-PDMS) block copolymer membranes were prepared using three different polymers with various molecular weights and block ratios. Eleven different products were obtained with controlled degree of sulfonation (DS) of PS block ranging from 22% to 48%, and they were cast into proton exchange membranes (PEMs). Each PEM was rigorously characterized to see the effect of molecular weight and PS content to PEM for direct methanol fuel cells (DMFC). The first set of sPS-b-PDMS with the highest molecular weight and 50% PS block ratio generally showed high mechanical strength and selectivity (proton conductivity/ methanol permeability), and the second set with medium molecular weight and 60% PS ratio showed high proton conductivity. The last PEM with the lowest molecular weight and 80% PS ratio exhibited a poor tensile strength which is not suitable for PEM application. When the membrane/electrode assemblies (MEAs) were fabricated using the sPS-b-PDMS PEMs with moderately high DS (~40%), one from the second set (moderate molecular weight, 60% PS content) showed the best power performance (90 mW/cm 2 at 70 o C) in active mode DMFC operation, which was found to be 20% higher than that of Nafion 115 MEA.

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“…Duas regiões aparecem quando SPEEK está completamente seco [35,36] e três regiões quando há presença de umidade [37][38]39] . No caso dos filmes avaliados neste trabalho, na primeira região de perda de massa, até 150 °C ocorre a evaporação da umidade que foi absorvida do ar pelo SPEEK durante o manuseio da amostra.…”

Section: Umidade Dos Filmes E Sua Influência Na Estabilidade Térmicaunclassified

Estudo das propriedades térmicas de filmes poliméricos compostos de Speek, derivados do benzoimidazol e ácido fosfotúngstico

2008

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compreendem sistemas de geração de energia onde um combustível é convertido eletroquimicamente em energia [1] . Dentre os diversos tipos de células a combustíveis existentes atualmente [2][3][4][5] , aquelas que utilizam membranas poliméricas como eletrólito, tem apresentado um avançado progresso na sua tecnologia, principalmente no que diz respeito ao desenvolvimento de novas membranas para essa aplicação [6] . Membranas para células a combustível de eletrólito polimérico são produzidas geralmente a partir de políme-ros perfluorados, como Nafion ® [7] . Entretanto, outros polímeros têm sido estudados para essa mesma finalidade, como é o caso da policetona [8] e da polissulfona [9] . Esses polímeros estão sendo avaliados a fim de se desenvolverem membranas que apresentem menor custo e melhores propriedades do que as membranas perfluoradas, uma vez que essas últimas apresentam limitações devido à desidratação, quando utilizadas em operação acima de 100 °C, e envenenamento por monóxido de carbono (CO), quando hidrogênio de alto grau de pureza não é utilizado. As membranas poliméricas obtidas a partir de um polímero comercial mesmo que sulfonado, também IntroduçãoNo decorrer dos anos, a sociedade moderna defronta-se cada vez mais com obstáculos, cuja superação é de fundamental importância para o futuro. Dos principais desafios a serem vencidos, apresentam-se o esgotamento dos combustíveis fósseis e a degradação do meio ambiente, que estão intimamente relacionados, uma vez que uma das principais fontes de poluição ambiental é o uso de combustíveis fós-seis para geração de energia [1] . O desenvolvimento de energias alternativas renováveis, não-poluentes e de baixo custo constitui-se, então, em um dos grandes desafios da sociedade contemporânea. A questão sobre a substituição de um modelo de geração de energia baseado no petróleo por um modelo baseado em fontes renováveis é de suma importância. Dessa forma, a descoberta e a utilização de novas alternativas de energia autosustentáveis serão determinantes da própria preservação do planeta para as futuras gerações.De maneira análoga às energias solar, eólica e da biomassa, as células a combustível entram nesta contextualização, apropriadamente, como uma tecnologia de geração de energia a partir de fontes renováveis, uma vez que estas Estudo das Propriedades Térmicas de Filmes Poliméricos Compostos de Speek, Derivados do Benzoimidazol e Ácido FosfotúngsticoFabrício Celso, Raquel S. Mauler Instituto de Química, UFRGS Ailton S. Gomes Instituto de Macromoléculas Professora Eloisa Mano, UFRJResumo: Filmes poliméricos foram desenvolvidos a partir de poli (éter éter cetona) sulfonado (SPEEK), derivados do benzoimidazol e ácido fosfotúngstico (HPW). Neste trabalho foi realizado um estudo utilizando a análise termogravimétrica com o objetivo de avaliar a estabilidade térmica e determinar as condições de temperatura a que podem ser submetidos os filmes produzidos, tendo em vista a aplicação de tais filmes como membranas em células a combustível. Os resultados obtidos mostra...

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Crosslinked sulfonated poly(ether ether ketone) proton exchange membranes for direct methanol fuel cell applications

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Water Soluble Polymers as Proton Exchange Membranes for Fuel Cells

Water Soluble Polymers as Proton Exchange Membranes for Fuel Cells

Molecular weight effect of partially sulfonated PS-b-PDMS diblock copolymers as proton exchange membrane for direct methanol fuel cell

Estudo das propriedades térmicas de filmes poliméricos compostos de Speek, derivados do benzoimidazol e ácido fosfotúngstico

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