Stress-Strain Curves of Nafion Membranes in Acid and Salt Forms

Abstract

Nafion membranes have been studied using dynamic mechanical analysis in the controlled force mode and clamp of tension film measurements for as received commercial Nafion membranes with different solvent contents and with different cations (Li+, Na+, K+, Rb+ and Cs+). In comparison with as-received Nafion membranes, the initial slope of the stress-strain curves decreases with increasing water contents in the Nafion membrane and also with the addition of methanol, ethanol and ethanol/water (50/50%, v/v) mixture. The initial slope decreases also with increasing temperatures. On the other hand, the initial slope increases when the cation is replaced, in the following order: Li+, Na+, K+, Cs+ and Rb+. Nafion in salt form normally shows an increase in the initial slope from room temperature up to approximately 90ºC, after which the slope decreases with increasing temperatures

Constitutive response and mechanical properties of PFSA membranes in liquid water

“…have been shown to cause significant changes in the measured physical [18.23.25.26) and mechanical properties [6,[27][28][29]. The mechanical response of Nafion ® membranes 1 at various degrees of swelling has recently been a focus of a number of studies [1][2][3]5,6,[27][28][29][30]. The con stitutive response of PFSA-based membranes swollen at various temperatures and hydration levels for various ions were inves tigated by Kawano et al [6] and Kundu et al [29] based on measurements from a dynamic mechanical analyzer.…”

“…The mechanical response of Nafion ® membranes 1 at various degrees of swelling has recently been a focus of a number of studies [1][2][3]5,6,[27][28][29][30]. The con stitutive response of PFSA-based membranes swollen at various temperatures and hydration levels for various ions were inves tigated by Kawano et al [6] and Kundu et al [29] based on measurements from a dynamic mechanical analyzer. Experimen tal data on the temperature and humidity dependent tensile stress-strain response was reported by Tang et al [1] and later by Solasi et al [2] for Nafion ® 112 and 111 membranes, respectively.…”

Desenvolvimento de processo de produção de conjuntos eletrodo-membrana-eletrodo para células a combustível baseadas no uso de membrana polimérica condutora de prótons (PEMFC) por impressão a tela

“…5,7,8 No cátodo ocorre a redução do oxidante na presença dos prótons e elétrons provenientes do ânodo, formando moléculas de água e fechando o circuito elétrico. 4,5,9 A estrutura onde as reações de uma PEMFC ocorrem é o conjunto eletrodo-membrana-eletrodo (MEA) -membrane electrode assembly.…”

“…4,5,9 A estrutura onde as reações de uma PEMFC ocorrem é o conjunto eletrodo-membrana-eletrodo (MEA) -membrane electrode assembly. Esse conjunto é composto por uma membrana polimérica 5,7,8 faceada por dois eletrodos de difusão gasosa (cátodo e ânodo), os quais são compostos por uma camada catalisadora e por uma camada difusora de gases -gas diffusion layer (GDL). [4][5][6] A Figura 1 ilustra o funcionamento de uma PEMFC quando abastecida com hidrogênio e oxigênio.…”

“…Neste trabalho foram utilizados membrana e ionômero de Nafion ® . 7,8 O eletrocatalisador tem a função de acelerar as reações de oxidação e redução que ocorrem no ânodo e cátodo, respectivamente. Os ionômeros de Nafion ® têm a função de conduzir os prótons formados nos sítios ativos do eletrocatalisador até a membrana, de modo a proporcionar um aproveitamento máximo da reação anódica para a geração de corrente elétrica.…”