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

The performance of Nafion-based IPMC actuators containing polypyrrole/alumina composite fillers

“…Generally, water in ionic polymers favorably influences the proton conductivity because ionic species are transported by means of well-known Grotthus 'hopping' and vehicle mechanisms. 17,18 In this study, however, proton conductivity slightly decreased with loading of filler in both cases. In the dry state, Young's moduli of the membranes were also measured.…”

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

“…Isto pode estar associado a uma maior afinidade da membrana de QTS/ PVA com a água. 1,10 As membranas de QTS/PVA com as PMs 3A, 4A e 5A, de maior caráter hidrofílico, apresentaram maior afinidade com a água em relação à solução de metanol, resultando numa diferença de absorção de 32, 29 e 20%, respectivamente. A membrana QTS/PVA-13X apresentou afinidade similar em relação à água e à solução de metanol.…”

“…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. 7 Nos 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.…”

Membranes for Direct Alcohol Fuel Cells

“…PVA membranes prepared by crosslinking with sPOSS [342], 4-formyl-1,3-benzenedisulfonic acid disodium salt (DSDSBA) [343], and SSA and PVP [336] also exhibit β r as high as 16.8, 9.1, and 24, respectively. High selectivities were also found for organic phosphorous acid-doped PVA/chitosan blends [329] (2.7 < β r < 11.3), PVA blends with silicon-containing sulfonated polystyrene/acrylate (Si-sPS/A) and PWA [348] (4.7 < β r < 27), and PVA/montmorillonite composites crosslinked with glutaraldehyde [350,351] (10.5 < β r < 17.9).…”

“…Figure 6.28 shows the relative selectivity plot for PVA-based membranes. Pure PVA have a low relative methanol permeability but also low proton conductivity resulting in β r % 1, [329] and PVA-based membranes: SSA-GA ( ) [330]; PSSA-MA ( ) [331,332], SSA/PSSA-MA ( ) [333]; sulfonated phenolic resin (sPh) ( ) [334]; PI/3,6-pyrenetrisulfonic acid (TSGEPS) ( ) [335]; SSA/PVP ( ) [336]; bis (4-γ-aminopropyldiethoxysilylphenyl)sulfone (APDSPS) ( ) [337]; Organophosphorous acid/ chitosan ( ) [329]; aminopropyl triethoxysilane (APTES) ( ) [338]; sulfonated PVA ( ) [339], methylpropane sulfonic acid (MPSA) ( ) [340,341], sPOSS ( ) [342]; DSDSBA ( ) [343]; SSA/SiO 2 ( ) [344]; PAA/SiO 2 ( ) [345]; N-p-carboxy benzyl chitosan (CBC)/SiO 2 ( ) [346]; benzene-silica ( ) [347]; Si-sPS/A)/PWA ( ) [348]; sulphated β-CD ( ) [349]; Montmorillonite ( ) [350,351]; Organoclay ( ) [352]; PVA-co-Poly(vinyl acetate-co-itaconic acid/PMA ( ) [353]; poly(ether sulfone/PWA ( ) [354]; Zirconium phosphate/Cs-salt SWA ( ) [355] while a significant number of PVA-based membranes are located in the C2 octant, having selectivities lower than Nafion. However, several PVA-based membranes belong to the A-quadrant with proton conductivities and methanol barrier higher than Nafion, or are located in the B2 octant with high relative selectivity.…”