Synthesis and characterization of sulfonated poly(ether imide) membranes using thermo-analysis and dialysis process

Loredo, Daniele E.S.; Paredes, Márcio L.L.; Sena, Maria E.

doi:10.1016/j.matlet.2008.02.040

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“…Sob esta condição de elevada temperatura, as células apresentam aumento na eficiência decorrente do aumento da cinética de oxidação no anodo e consequentemente a utilização de catalisadores e o inconveniente envenenamento por CO pode ser desconsiderado. Outro importante aspecto da operação das células a temperaturas elevadas é a possibilidade de utilização de biocombustíveis, como o etanol [7,8] .…”

Section: -Membranas Híbridas Com Potencial Uso Em Células a Combustívunclassified

“…Como a sulfonação é uma reação eletrofílica, sua realização dependerá dos tipos de grupos ligados ao anel aromático [8] , dependendo portanto da estrutura química do polímero a ser modificado. Esta reação, porém pode ser complexa devido sua reversibilidade e possibilidade de degradação do polímero [8] . Trabalhos anteriores indicaram grande degradação para tentativas de sulfonação a partir de 20% [16].…”

Section: Sulfonação Da Poli(éter Imida)unclassified

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Membranas híbridas com potencial uso em células a combustível - parte 1: nanocompósitos de poli(eterimida) sulfonada

et al. 2014

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Resumo: Células a combustível usando membranas poliméricas condutoras de íons representam uma alternativa interessante para substituição de matrizes energéticas convencionais baseadas em combustíveis fósseis e para a geração de energia com mínimo impacto ambiental. Entretanto, as membranas poliméricas atualmente disponíveis apresentam certas propriedades intrínsecas que diminuem a eficiência e a durabilidade sob uso das células construídas, sendo as principais desvantagens o limite de temperatura de uso (devido a necessidade de presença de água para a condução iônica) e suscetibilidade a degradação mecânica, térmica e química. O presente trabalho tem como objetivo a obtenção, caracterização e avaliação do desempenho de membranas poliméricas híbridas baseadas em poli(éter imida) (PEI), um polímero com excelente resistência mecânica e química, e cuja condutividade protônica independe da presença de água, possibilitando o uso a temperaturas mais elevadas. As membranas poliméricas baseadas em poli(éter imida) foram modificadas quimicamente visando o aumento em seu caráter de condutor iônico. A incorporação de um argilomineral com escala nanométrica visou um aumento na resistência mecânica e térmica das membranas obtidas, condições fundamentais para a durabilidade sob uso de células a combustível, além de aumento de propriedades de barreira em relação aos gases de processo. As membranas foram avaliadas por FTIR, DSC, TGA, DMA, densidade, inchamento em água, transmissão de vapor de água e resistência à migração iônica. Os resultados obtidos são promissores, visto que foi possível alterar a propriedade condutora da membrana, sem perdas excessivas na resistência térmica e mecânica. Palavras-chave: Membrana polimérica, nanocompósito polimérico, célula a combustível, eletrólito polimérico. Hybrids Membranes with Potential Use in Fuel Cells -Part 1: Sulphonated Poly (etherimide) NanocompositesAbstract: Fuel Cells based in polymeric membranes are an alternative for the conventional energetic matrices based on fossil fuel and generation of energy with minimum environmental impact. However, polymeric membranes available nowadays for this specific use have some disadvantages, like low efficiency and cell durability. The aim of this work was to prepare and to characterize hybrid polymeric membranes for application as hydrogen fuel cell electrolytes. Membranes based in poly(ether imide) were chemically modified with sulfur groups to increase their ionic conductivity. The incorporation of mineral clay in nanometric scale aims to increase their mechanical and thermal properties. The membranes were evaluated by FTIR, DSC, TGA, DMA, density, hot water uptake, water vapor transmission and ionic migration resistance. The results leaded to a better structure versus properties balance, aiming the high performance of the obtained membranes. Keywords: Polymeric membrane, nanocomposite, fuel cell, polymeric electrolyte. IntroduçãoNos últimos anos, o desenvolvimento de células a combustível tem atraído enorme atenção por parte não somente d...

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Section: -Membranas Híbridas Com Potencial Uso Em Células a Combustívunclassified

Section: Sulfonação Da Poli(éter Imida)unclassified

Membranas híbridas com potencial uso em células a combustível - parte 1: nanocompósitos de poli(eterimida) sulfonada

et al. 2014

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“…Poly(ether imide), PEI, is a thermoplastic polymer that has ether (-O-) and isopropylidene (-C(CH 3 ) 2 -) groups, which not only ensure high rigidity, thermal stability, chemical resistance, and mechanical strength, but also are more easily processed during film synthesis [1][2][3][4][5][6][7] . Because of its excellent properties-price-processability balance 3 , it has gained importance in a wide variety of applications ranging from membranes 1,2,[4][5][6][7][8] , sensors 9,10 , and as a parent material for synthesis of composites 6,8,11 , ion exchange films (dialysis, electrodialysis, or full cells) 5,11,12 , polymer blends 2,6 , and modified polymers 1,[3][4][5][6][7] .…”

Section: Introductionmentioning

confidence: 99%

“…This sulfonated aromatic polymer shows good ion diffusivities for use as ion exchange membrane, which is a key component in solid polymer electrolyte for dialysis, electrodialysis, or fuel cell applications 5,11 . Some targets to be achieved in the development of new polymer electrolyte membrane (PEM) for fuel cell applications include 15 : high conductivity above 120 °C; good thermal, mechanical, and chemical stability; acceptable durability.…”

Section: Introductionmentioning

confidence: 99%

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Synthesis and characterization of sulfonated poly(ether imide) with higher thermal stability and effect on CO2, N2, and O2 permeabilities

et al. 2014

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An experimental design in different reaction conditions was applied to modify poly(ether imide), PEI, by sulfonation using acetyl sulfate. Higher temperatures and reaction times led to higher ion exchange capacity. The thermal analysis showed that our sulfonation approach accomplished preparing sulfonated PEI maintaining the thermal stability of its parent material even for the film with highest degree of sulfonation, and assessed the effect of this change on CO 2 , O 2 and N 2 permeabilities. The permeability results pointed out that our sulfonation approach is an effective way to produce high performance engineered polymers for fuel cell electrolyte membranes and for CO 2 separation from air. These results also suggest that the use of milder reactive medium at higher temperatures and for longer reaction times seems to be a more promising approach to achieve thermal stability than use more aggressive sulfonation agents.

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Low methanol permeable sulfonated poly(ether imide)/sulfonated multiwalled carbon nanotube membrane for direct methanol fuel cell

Heo

Yun

et al. 2012

J of Applied Polymer Sci

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A novel organic/inorganic composite membrane synthesized with sulfonated multiwalled carbon nanotubes (s-MWNTs) and sulfonated polyetherimide (s-PEI) is prepared for use in a direct methanol fuel cell (DMFC). A solution casting method was used to prepare s-MWNT/s-PEI membranes (SPEI membranes) with various s-MWNT contents. This composite membrane showed not only low methanol crossover and water swelling but also enhanced mechanical properties. The IEC and proton conductivity of SPEI membranes were increased by incrementing their s-MWNT content. This is because the number of sulfonic acid groups (SO 3 À ) increases as s-MWNTs are added. The water uptake of SPEI membranes increased as s-MWNT content was increased due to the hydrogen bonded interaction between sulfonic groups and carboxylic groups in s-MWNTs and water molecules. However, the water uptake of SPEI membranes is remarkably low, compared with Nafion membranes. The methanol permeability of the SPEI membranes (8.8 Â 10 À8 cm 2 s À1 ) in this study was also lower than that of the Nafion membrane. Therefore, SPEI membranes were expected to have potential applications in DMFCs. V C 2012 Wiley Periodicals, Inc. J Appl Polym Sci 126: E467-E477, 2012

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Synthesis and characterization of sulfonated poly(ether imide) membranes using thermo-analysis and dialysis process

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Membranas híbridas com potencial uso em células a combustível - parte 1: nanocompósitos de poli(eterimida) sulfonada

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Synthesis and characterization of sulfonated poly(ether imide) with higher thermal stability and effect on CO2, N2, and O2 permeabilities

Low methanol permeable sulfonated poly(ether imide)/sulfonated multiwalled carbon nanotube membrane for direct methanol fuel cell

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