Proton conducting CS/P(AA-AMPS) membrane with reduced methanol permeability for DMFCs

Jiang, Zhongyi; Zheng, Xiaohong; Wu, Hong; Wang, Jingtao; Wang, Yabo

doi:10.1016/j.jpowsour.2008.01.049

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“…To have an approach of the cross-over that should be avoided upon the electrosynthesis reaction of propargyl alcohol, n-propanol is chosen as model alcohol to measure the permeability across the new AAEM prepared in this work as a function of membrane composition, because of the similarity of structure and lower volatility and toxicity than the propargyl alcohol. Results are collected in Table 4, where the permeability values are in the same order or magnitude or even lower than those values reported for methanol cross-over through other AAEMs in alkaline fuel cells, and lower than most common polyelectrolytes such as Nafion [36,[56][57][58]. The permeability of n-propanol through the CS:PVA blend membrane is the lowest and, after the incorporation of the layered titanosilicate, and AS4 and 4VP ionomers into the CS:PVA matrix, the n-propanol permeability increases.…”

Section: Alcohol Permeabilitymentioning

confidence: 85%

Chitosan:poly (vinyl) alcohol composite alkaline membrane incorporating organic ionomers and layered silicate materials into a PEM electrochemical reactor

García‐Cruz

Casado-Coterillo

Iniesta

et al. 2016

Journal of Membrane Science

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Cite this article as: Leticia García-Cruz, Clara Casado-Coterillo, Jesús Iniesta, Vicente Montiel and Ángel Irabien, Chitosan:poly (vinyl) alcohol composite alkaline membrane incorporating organic ionomers and layered silicate materials into a PEM electrochemical reactor, Journal of Membrane Science, http://dx.doi.org/10.1016Science, http://dx.doi.org/10. /j.memsci.2015 This is a PDF file of an unedited manuscript that has been accepted for publication. As a service to our customers we are providing this early version of the manuscript. The manuscript will undergo copyediting, typesetting, and review of the resulting galley proof before it is published in its final citable form. Please note that during the production process errors may be discovered which could affect the content, and all legal disclaimers that apply to the journal pertain. conductivity and alcohol barrier effect to reduce the crossover. The structural properties, thermal stability, hydrolytic stability, transport and ionic properties of the prepared composite membranes were investigated by scanning electron microscopy (SEM), Xray diffraction (XRD), thermo-gravimetric analysis (TGA), water uptake, water content, alcohol permeability, thickness, ion exchange capacity (IEC) and OH -conductivity measurements. The addition of both organic and inorganic fillers in a CS:PVA blend polymer enhances the thermal and ionic properties. All the membranes are homogenous, as revealed by the SEM and XRD studies, except when stannosilicate UZAR-S3 is used as filler, which leads to a dual layer structure, a top layer of UZAR-S3 lamellar particles bound together by the polymer matrix and a bottom layer composed mostly of polymer blend. The loss of crystallinity was especially remarkable in 4VP/CS:PVA membrane.

show abstract

Section: Alcohol Permeabilitymentioning

confidence: 85%

Chitosan:poly (vinyl) alcohol composite alkaline membrane incorporating organic ionomers and layered silicate materials into a PEM electrochemical reactor

García‐Cruz

Casado-Coterillo

Iniesta

et al. 2016

Journal of Membrane Science

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“…[25]. A frequency response analyzer (FRA, Autolab PGSTST20) over a frequency range of 1-10 6 Hz with an oscillating voltage of 10 mV was used to measure the membrane impedance.…”

Section: Proton Conductivitymentioning

confidence: 99%

“…9. The activation energy of proton conductivity was estimated [25] and presented in Table 6. Proton conductivity increased with the increase of temperature for all the membranes owing to the good water retainability.…”

Section: Proton Conductivitymentioning

confidence: 99%

Proton conducting membranes prepared by incorporation of organophosphorus acids into alcohol barrier polymers for direct methanol fuel cells

Jiang

Zheng

et al. 2008

Journal of Power Sources

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“…A literatura reporta outros estudos sobre membranas de QTS trocadoras de prótons. 13,14 Para um bom funcionamento da célula a combustível utilizando membranas de QTS, faz-se necessário modificar a composição e/ou adicionar outros materiais, por exemplo, plastificantes e/ou reticulantes, preparar membranas de polímero/polímero ou polímero/material inorgânico. Estas últimas são interessantes devido à contribuição para o aumento da condutividade protônica, manutenção de água em altas temperaturas e, maior sustentação mecânica.…”

unclassified

Efeitos da incorporação de peneiras moleculares 3A, 4A, 5A e 13X em membranas compósitas de quitosana/poli(vinil álcool)

Vicentini¹,

Lima²,

Laranjeira³

2010

Quím. Nova

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Recebido em 1/12/08; aceito em 24/7/09; publicado na web em 11/1/10 EFFECT OF MOLECULAR SIEVES 3A, 4A, 5A AND 13X INCORPORATION ON THE CHITOSAN/POLY(VINYL ALCOHOL) COMPOSITES MEMBRANES. The composite membranes prepared via incorporation of 12.5% of molecular sieves 3A, 4A, 5A and 13X into chitosan/poly(vinyl alcohol) (1:1). The composite membranes were immersed in the cross-linker sulfuric acid in order to acquire high proton conductivity for applications in electrolytes in PEMCF and DMF. The influence of the molecular sieves on the structural, optical, thermal, mechanical, morphologic and protonic conductivity properties and water/methanol swelling degree of membranes were investigated.Keywords: chitosan; molecular sieves; protonic conductivity. INTRODUÇÃOA utilização de células a combustível para geração de energia pode ser o alicerce de uma possível revolução não apenas energé-tica, mas também sócio-ambiental. Dentre os vários tipos de célula a combustível reportados, aquelas que visam aplicações veiculares e/ou portáteis, na forma de membranas trocadoras de prótons (PE-MFC) e de injeção direta de metanol (DMFC) utilizam membranas poliméricas (PEMs) condutoras de prótons. [1][2][3][4][5][6] A viabilidade econômica das células a combustível para as aplicações veiculares ou portáteis depende do desenvolvimento de novos materiais com alto desempenho e baixos custos, como catalisadores e PEMs. Para um bom desempenho as PEMs necessitam de propriedades específicas, como elevada condutividade protônica, baixa permeabilidade aos gases reagentes, elevada estabilidade térmica e mecânica, baixa condutividade eletrônica, estabilidade química e dimensional e níveis mínimos de umidade. 7Nos últimos anos, foram desenvolvidas membranas condutoras de prótons a partir de complexos polieletrólitos (PEC) para PEMFC ou DMFC, como as membranas sintéticas de poli (éter éter cetona) sulfonada (sPEEK) 8 e ácido perfluorossulfônico (Nafion ® ) 5,9 e as membranas naturais de quitosana (QTS) modificada com sílica funcionalizada, 1 zeólitas, 2 e PVA, 10 entre outras. Apesar de bem sucedida, a membrana de Nafion ® apresenta algumas limitações, como o envenenamento do catalisador com CO, requer a presença de plastificantes, geralmente água, para ativar seus níveis de condutividade, perda brusca de condutividade acima de 100 o C, permeabilidade considerável ao metanol, no caso da membrana de DMFC e elevado custo. 6,7,11 Desta forma, fica evidente a necessidade de desenvolver materiais alternativos para utilização em células a combustível. A QTS apresenta grande potencial devido a algumas características, tais como polímero natural e abundante na natureza, baixo custo, biodegradável, biocompatível, não-tóxico, hidrofílico e solúvel em ácidos orgânicos diluídos. 12 Recentemente, Wang e colaboradores 2 reportaram resultados sobre a preparação e caracterização de membranas híbridas de QTS com zeólitas 3A, 4A, 5A, 13X, mordenita e HZSM-5 para aplicação em DMFC. Estes pesquisadores mostraram que o transporte de metanol nas membranas ocorre pela d...

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Proton conducting CS/P(AA-AMPS) membrane with reduced methanol permeability for DMFCs

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Chitosan:poly (vinyl) alcohol composite alkaline membrane incorporating organic ionomers and layered silicate materials into a PEM electrochemical reactor

Chitosan:poly (vinyl) alcohol composite alkaline membrane incorporating organic ionomers and layered silicate materials into a PEM electrochemical reactor

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