Proton exchange membrane (PEM), which transfers proton from the anode to the cathode, is the key component of the proton exchange membrane fuel cell (PEMFC). Nafion is widely used as PEM due to its high proton conductivity as well as excellent chemical and physical stabilities. However, its high cost and the environmental hazards limit the commercial application in PEMFCs. To overcome these disadvantages, various alternative polymer electrolytes have been investigated for fuel cell applications. We used densely sulfonated polymers to maximize the ion conductivity of the corresponding membrane. To overcome high swelling, dipole-dipole interaction was used by introducing nitrile groups into the polymer backbone. As a result, physically-crosslinked membranes showed improved swelling ratio despite of high water uptake. All the membranes with different hydrophilic-hydrophobic compositions showed higher conductivity, despite their lower IEC, than that of Nafion-117.
Poly(3,4-ethylenedioxythiophene) (PEDOT) has good properties such as high conductivity, optical transmittance, and chemical stability, while offering relatively weak physicochemical properties. The main purpose of this paper is the improvement of physicochemical properties such as solvent resistance and pencil hardness of PEDOT. Carboxyl groups in the anionic type waterborne polyurethane (WPU) chains can effectively crosslink each other in the presence of aziridine, resulting in physicochemically robust PEDOT/WPU organic-organic hybrid conductive thin films. The electrical conductivity, optical properties, and physicochemical properties of the hybrid conductive film were compared by varying the solid content and WPU portion in the coating precursor solution. From the results, the transparency and surface resistance of the hybrid film show a decreasing tendency with increasing solid content in the coating precursor. Moreover, solvent resistance and hardness were dramatically enhanced by hybridization of PEDOT and crosslinked WPU due to curing reactions between carboxyl groups.
In this study, crosslinked copolyimides with random (r-) and block (b-) structure were fabricated using N,N-bis(2-hydroxyethyl)-2-aminoethanesulfonic acid and pentanediol as crosslinkers. Linear r- and b-sulfonated copolyimides were also fabricated for comparison. Ion exchange capacities of r- and b-copolyimides were very similar to each other owing to their strong dependence of sulfonic acid content. The physical crosslinking via dimerization of carboxylic acid groups induced a reduced average interchain distance in b-copolyimide without crosslinkers. Consequently, its water uptake and methanol permeability were lower than those of r-sulfonated copolyimides. Simultaneously, the reduced interchain distance increased the content of fixed-charged ions per unit volume. The high fixed-charged ion density contributed to an enhancement of proton conductivity In the b-sulfonated copolyimide. Crosslinking caused the reduction of average interchain distance between polymer chains irrespective of types of crosslinker and polymer structure, leading to low methanol permeability. On the contrary, their proton conductivity was improved owing to formation of effective hydrophilic channels responsible for proton conduction. In particular, this trend was observed in r-copolyimide containing a fixed charged ion.
In this study, crosslinked poly(POEM-co-AMPSLi-co-GMA)s were prepared by epoxy coupling of GMA after radical copolymerization of AMPS, POEM and GMA followed by acid-base titration reaction between sulfonic acid of AMPS and $Li_2CO_3$. It was observed that the crystalline melting temperature of POEM was effected by mol% of components and shifted to lower value by lithiation of AMPS group. The ionic conductivity of crosslinked polymer electrolyte was decreased by addition of GMA but maintained over $1.0{\times}10^{-6}S\;cm^{-1}$ until 16 mol%. Particularly, the self-doped polymer electrolyte with 2 mol% of GMA showed its ionic conductivity as high as $4.08{\times}10^{-6}S\;cm^{-1}$ at room temperature and electrochemical stability up to 6 V. In addition, 0.11 MPa of modulus and 270% of elongation were obtained from the free standing film of crosslinked polymer electrolyte.
Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society
/
v.17
no.1
/
pp.433-440
/
2016
Composite membranes were prepared by the solution casting method from sulfonated poly(etheretherketone)(sPEEK) and imidazole and phosphotungstic acid(PWA) to enhance the electrolytic properties of the membrane. TGA measurements showed that physical crosslinking due to acid-base interactions improved the thermal resistance to the desulfonation of sulfonic acid groups of the composite membrane and the addition of PWA enhanced the resistance to thermal decomposition of the composite membrane. The acid-base interaction decreased the water uptake, proton conductivity and methanol permeability of the sPEEK/imidazole composite membranes. The addition of PWA increased the proton conductivities while it decreased the water uptake and methanol permeability of sPEEK/imidazole/PWA composite membranes. Therefore, the selectivity of the composite membranes was enhanced by the addition of PWA.
In this study, pore-filled ion exchange membranes with low membrane resistance and high hydroxide ion conductivity was developed. To improve alkali durability, a porous substrate made of polytetrafluoroethylene was used, and a copolymer was prepared using monomers 2-(dimethyl amino) ethyl methacrylate (DMAEMA) and vinyl benzyl chloride (VBC) for pores. divinyl benzene (DVB) was used as the cross-linker, and ion exchange membranes were prepared for each cross-linking agent content to study the effect of the cross-linker content on DMAEMA-DVB and VBC-DMAEMA-DVB copolymers. As a result, chemical stability is improved by using a PTFE material substrate, and productivity can be increased by enabling fast photo polymerization at a low temperature by using a low-pressure UV lamp. To confirm the physical and chemical stability of the ion exchange membrane required for an anion exchange membrane fuel cell, tensile strength, and alkali resistance tests were conducted. As a result, as the cross-linking degree increased, the tensile strength increased by approximately 40 MPa, and finally, through the silver conductivity and alkali resistance tests, it was confirmed that the alkaline stability increased as the cross-linking agent increased.
For the application of direct methanol fuel cell (DMFC), sulfonated polystyrene/teflon (PS/PTFE) composite membranes were developed by changing monomer ratio of styrene and DVB. The composite membranes were prepared as follows: first, the monomer mixtures consisting of styrene, divinyl benzene and AIBN were impregnated in porous PTFE film and then, polymerized under 8$0^{\circ}C$ to give PS/PTFE membranes. Finally, the membranes were reacted with chlorosulfonic acid in 1,2-dichloroethane to give the sulfonated composite membranes. The measurements of ATR-FTIR, SEM, solvent uptake test and ion exchange capacity (IEC) were done for the resulting membranes before or after sulfonation, respectively, which showed the composite membranes with proper crosslinking degree and sulfonic acid content were prepared well as a function of styrene/DVB ratio. ion conductivity and methanol permeability were studied for the sulfonated membranes. It was found that with decreasing the ratio of styrene/DVB, methanol permeability decreased from $6.6{\times}10^{-7}∼1.3{\timas}10^{-7}$$\textrm{cm}^2$/s, which are much lower values than that of Nafion$^{(R)}$117($1.02{\times}10^{-6}$$\textrm{cm}^2$/s). Under the same monomer condition, ion conductivity decreased from 0.11 S/cm ($25^{\circ}C$) to 0.08 S/cm ($25^{\circ}C$), which are similar or a little higher values compared with $Nafion^{(R)}117 (1.02{\times}10^{-6}$$\textrm{cm}^2$/s, 0.0824 S/cm). These two results confirmed the composite membranes prepared could be applied successfully to DMFC.C.
Ko, Hansol;Kim, Mijeong;Nam, Sang Yong;Kim, Kihyun
Membrane Journal
/
v.30
no.6
/
pp.395-408
/
2020
Polymer electrolyte membrane fuel cells (PEMFCs) have gained much attention as eco-friendly energy conversion devices without emission of environmental pollutant. Polymer electrolyte membrane (PEM) that can transfer proton from anode to cathode and also prevent fuel cross-over has been regarded as a key component of PEMFCs. Although perfluorinated polymer membranes such as Nafion® were already commercialized in PEMFCs, their high cost and toxic byproduct generated by degradation have still limited the wide spread of PEMFCs. To overcome these issues, development of hydrocarbon based PEMs have been studied. Incorporation of cross-linked structure into the hydrocarbon based PEM system has been reported to fabricate the PEMs showing both high proton conductivity and outstanding physicochemical stability. This study focused on the various cross-linking strategies to the preparation of cross-linked PEMs based on hydrocarbon polymers with ion conducting groups for application in PEMFCs.
In this work, the effect of different contents of $Fe_3O_4$ and temperature variation on the electrical conductivity ($\sigma$) in the polar acrylonitrile butadiene rubber (NBR)/$Fe_3O_4$ (magnetite) mixture system was investigated. It was found that the percolation threshold concept holds true for the conductive particle-filled composites where $\sigma$ indicates a nearly sharp increase when the concentration of magnetite in the mixture exceeds 22%. The temperature dependence of $\sigma$ was thermally activated below and at the percolation threshold ($P_c$). Magnetite acted as reinforcing and conductive filler for NBR. At room temperature and higher voltages, the electrical current was proportional to the square of voltage ($I{\propto}V^2$) for the composites which contain 30 phr of magnetite. Moreover, it was shown that the composites with magnetite of 50 phr showed the highest tensile strength and elongation at break, which was due to the formation of optimal physical interlock and crosslinking. The results of 100%, 200%, and 300% Young moduli said that the moduli are largely correlated with reinforcement effect of magnetite and viscosity of the blends from torque curve.
In this work, $Fe_3O_4$ (magnetite), conductive filler was prepared from $FeCl_2{\cdot}4H_2O,\;(CH_2)_6N_4$ (hexamethylene tetramine), and $NaNO_2$, followed by mixing with crystallizable chloroprene rubber(CR). The influence of conductive filler content on the properties of the conductive composite was studied and temperature dependence of the electrical conductivity (${\sigma}$) was also investigated. It is found that the percolation threshold concept holds true for the conductive particle-filled composite where ${\sigma}$ indicates a nearly sharp increase when the fraction of magnetite in the mixture exceeds 27%. The temperature dependence of ${\sigma}$ is thermally activated blelow or at the $P_c$. Magnetite acts as reinforcement and conductive filler for CR rubber. Moreover, it is shown that the composite with magnetite of 50 phr gives the most significant mechanical properties for tensile strength and elongation at break, which is due to the formation of optimum physical interlock and crosslinking. The results of 100%, 200%, and 300% moduli suggest that the moduli are related with reinforcement effect of magnetite and viscosity of the blend.
본 웹사이트에 게시된 이메일 주소가 전자우편 수집 프로그램이나
그 밖의 기술적 장치를 이용하여 무단으로 수집되는 것을 거부하며,
이를 위반시 정보통신망법에 의해 형사 처벌됨을 유념하시기 바랍니다.
[게시일 2004년 10월 1일]
이용약관
제 1 장 총칙
제 1 조 (목적)
이 이용약관은 KoreaScience 홈페이지(이하 “당 사이트”)에서 제공하는 인터넷 서비스(이하 '서비스')의 가입조건 및 이용에 관한 제반 사항과 기타 필요한 사항을 구체적으로 규정함을 목적으로 합니다.
제 2 조 (용어의 정의)
① "이용자"라 함은 당 사이트에 접속하여 이 약관에 따라 당 사이트가 제공하는 서비스를 받는 회원 및 비회원을
말합니다.
② "회원"이라 함은 서비스를 이용하기 위하여 당 사이트에 개인정보를 제공하여 아이디(ID)와 비밀번호를 부여
받은 자를 말합니다.
③ "회원 아이디(ID)"라 함은 회원의 식별 및 서비스 이용을 위하여 자신이 선정한 문자 및 숫자의 조합을
말합니다.
④ "비밀번호(패스워드)"라 함은 회원이 자신의 비밀보호를 위하여 선정한 문자 및 숫자의 조합을 말합니다.
제 3 조 (이용약관의 효력 및 변경)
① 이 약관은 당 사이트에 게시하거나 기타의 방법으로 회원에게 공지함으로써 효력이 발생합니다.
② 당 사이트는 이 약관을 개정할 경우에 적용일자 및 개정사유를 명시하여 현행 약관과 함께 당 사이트의
초기화면에 그 적용일자 7일 이전부터 적용일자 전일까지 공지합니다. 다만, 회원에게 불리하게 약관내용을
변경하는 경우에는 최소한 30일 이상의 사전 유예기간을 두고 공지합니다. 이 경우 당 사이트는 개정 전
내용과 개정 후 내용을 명확하게 비교하여 이용자가 알기 쉽도록 표시합니다.
제 4 조(약관 외 준칙)
① 이 약관은 당 사이트가 제공하는 서비스에 관한 이용안내와 함께 적용됩니다.
② 이 약관에 명시되지 아니한 사항은 관계법령의 규정이 적용됩니다.
제 2 장 이용계약의 체결
제 5 조 (이용계약의 성립 등)
① 이용계약은 이용고객이 당 사이트가 정한 약관에 「동의합니다」를 선택하고, 당 사이트가 정한
온라인신청양식을 작성하여 서비스 이용을 신청한 후, 당 사이트가 이를 승낙함으로써 성립합니다.
② 제1항의 승낙은 당 사이트가 제공하는 과학기술정보검색, 맞춤정보, 서지정보 등 다른 서비스의 이용승낙을
포함합니다.
제 6 조 (회원가입)
서비스를 이용하고자 하는 고객은 당 사이트에서 정한 회원가입양식에 개인정보를 기재하여 가입을 하여야 합니다.
제 7 조 (개인정보의 보호 및 사용)
당 사이트는 관계법령이 정하는 바에 따라 회원 등록정보를 포함한 회원의 개인정보를 보호하기 위해 노력합니다. 회원 개인정보의 보호 및 사용에 대해서는 관련법령 및 당 사이트의 개인정보 보호정책이 적용됩니다.
제 8 조 (이용 신청의 승낙과 제한)
① 당 사이트는 제6조의 규정에 의한 이용신청고객에 대하여 서비스 이용을 승낙합니다.
② 당 사이트는 아래사항에 해당하는 경우에 대해서 승낙하지 아니 합니다.
- 이용계약 신청서의 내용을 허위로 기재한 경우
- 기타 규정한 제반사항을 위반하며 신청하는 경우
제 9 조 (회원 ID 부여 및 변경 등)
① 당 사이트는 이용고객에 대하여 약관에 정하는 바에 따라 자신이 선정한 회원 ID를 부여합니다.
② 회원 ID는 원칙적으로 변경이 불가하며 부득이한 사유로 인하여 변경 하고자 하는 경우에는 해당 ID를
해지하고 재가입해야 합니다.
③ 기타 회원 개인정보 관리 및 변경 등에 관한 사항은 서비스별 안내에 정하는 바에 의합니다.
제 3 장 계약 당사자의 의무
제 10 조 (KISTI의 의무)
① 당 사이트는 이용고객이 희망한 서비스 제공 개시일에 특별한 사정이 없는 한 서비스를 이용할 수 있도록
하여야 합니다.
② 당 사이트는 개인정보 보호를 위해 보안시스템을 구축하며 개인정보 보호정책을 공시하고 준수합니다.
③ 당 사이트는 회원으로부터 제기되는 의견이나 불만이 정당하다고 객관적으로 인정될 경우에는 적절한 절차를
거쳐 즉시 처리하여야 합니다. 다만, 즉시 처리가 곤란한 경우는 회원에게 그 사유와 처리일정을 통보하여야
합니다.
제 11 조 (회원의 의무)
① 이용자는 회원가입 신청 또는 회원정보 변경 시 실명으로 모든 사항을 사실에 근거하여 작성하여야 하며,
허위 또는 타인의 정보를 등록할 경우 일체의 권리를 주장할 수 없습니다.
② 당 사이트가 관계법령 및 개인정보 보호정책에 의거하여 그 책임을 지는 경우를 제외하고 회원에게 부여된
ID의 비밀번호 관리소홀, 부정사용에 의하여 발생하는 모든 결과에 대한 책임은 회원에게 있습니다.
③ 회원은 당 사이트 및 제 3자의 지적 재산권을 침해해서는 안 됩니다.
제 4 장 서비스의 이용
제 12 조 (서비스 이용 시간)
① 서비스 이용은 당 사이트의 업무상 또는 기술상 특별한 지장이 없는 한 연중무휴, 1일 24시간 운영을
원칙으로 합니다. 단, 당 사이트는 시스템 정기점검, 증설 및 교체를 위해 당 사이트가 정한 날이나 시간에
서비스를 일시 중단할 수 있으며, 예정되어 있는 작업으로 인한 서비스 일시중단은 당 사이트 홈페이지를
통해 사전에 공지합니다.
② 당 사이트는 서비스를 특정범위로 분할하여 각 범위별로 이용가능시간을 별도로 지정할 수 있습니다. 다만
이 경우 그 내용을 공지합니다.
제 13 조 (홈페이지 저작권)
① NDSL에서 제공하는 모든 저작물의 저작권은 원저작자에게 있으며, KISTI는 복제/배포/전송권을 확보하고
있습니다.
② NDSL에서 제공하는 콘텐츠를 상업적 및 기타 영리목적으로 복제/배포/전송할 경우 사전에 KISTI의 허락을
받아야 합니다.
③ NDSL에서 제공하는 콘텐츠를 보도, 비평, 교육, 연구 등을 위하여 정당한 범위 안에서 공정한 관행에
합치되게 인용할 수 있습니다.
④ NDSL에서 제공하는 콘텐츠를 무단 복제, 전송, 배포 기타 저작권법에 위반되는 방법으로 이용할 경우
저작권법 제136조에 따라 5년 이하의 징역 또는 5천만 원 이하의 벌금에 처해질 수 있습니다.
제 14 조 (유료서비스)
① 당 사이트 및 협력기관이 정한 유료서비스(원문복사 등)는 별도로 정해진 바에 따르며, 변경사항은 시행 전에
당 사이트 홈페이지를 통하여 회원에게 공지합니다.
② 유료서비스를 이용하려는 회원은 정해진 요금체계에 따라 요금을 납부해야 합니다.
제 5 장 계약 해지 및 이용 제한
제 15 조 (계약 해지)
회원이 이용계약을 해지하고자 하는 때에는 [가입해지] 메뉴를 이용해 직접 해지해야 합니다.
제 16 조 (서비스 이용제한)
① 당 사이트는 회원이 서비스 이용내용에 있어서 본 약관 제 11조 내용을 위반하거나, 다음 각 호에 해당하는
경우 서비스 이용을 제한할 수 있습니다.
- 2년 이상 서비스를 이용한 적이 없는 경우
- 기타 정상적인 서비스 운영에 방해가 될 경우
② 상기 이용제한 규정에 따라 서비스를 이용하는 회원에게 서비스 이용에 대하여 별도 공지 없이 서비스 이용의
일시정지, 이용계약 해지 할 수 있습니다.
제 17 조 (전자우편주소 수집 금지)
회원은 전자우편주소 추출기 등을 이용하여 전자우편주소를 수집 또는 제3자에게 제공할 수 없습니다.
제 6 장 손해배상 및 기타사항
제 18 조 (손해배상)
당 사이트는 무료로 제공되는 서비스와 관련하여 회원에게 어떠한 손해가 발생하더라도 당 사이트가 고의 또는 과실로 인한 손해발생을 제외하고는 이에 대하여 책임을 부담하지 아니합니다.
제 19 조 (관할 법원)
서비스 이용으로 발생한 분쟁에 대해 소송이 제기되는 경우 민사 소송법상의 관할 법원에 제기합니다.
[부 칙]
1. (시행일) 이 약관은 2016년 9월 5일부터 적용되며, 종전 약관은 본 약관으로 대체되며, 개정된 약관의 적용일 이전 가입자도 개정된 약관의 적용을 받습니다.