This study focuses on the investigation of the possibility of the crosslinked poly (vinyl alcohol) membranes with both poly (acrylic acid-co-maleic acid) (PAM) and 3-(trihydroxysilyl)-1-propane-sulfonic acid (THS-PSA) for the direct methanol fuel cell application. In order to characterize the prepared membranes, the water content, the thermal gravimetric analysis, the ion exchange capacity, the ion conductivity and the methanol permeability measurements were carried out and then compared with the existing Nafion 115 membrane. The ion exchange capacity of the resulting membranes showed 1.6~1.8 meq./g membrane which was improved than Nafion 115, 0.91 meq./g membrane. In the case of the proton conductivity, the THS-PSA introduced membranes gave more excellent $0.042{\sim}0.056\;S{\cdot}cm^{-1}$ than Nafion 115, $0.024\;S{\cdot}cm^{-1}$. On the other hand, the methanol permeability was increased more than Nafion 115 for all the range of THA-PSA concentration.
Park Sun-Mi;Choi Won-Choon;Nam Seung-Eun;Lee Kew-Ho;Oh Se-Young;Lee Chang-Jin;Kang Yong-Ku
Journal of the Korean Electrochemical Society
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v.9
no.2
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pp.89-94
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2006
Nafion/poly(ether(amino sulfone)) acid-base blend polymer electrolyte membranes were prepared and their proton conductivity and dimethyl ether permeability were investigated. Characteristics of direct dimethyl ether fuel cell (DDMEFC) performance using prepared blend membrane were studied. The increase of amine groups in the base polymer in composite membranes resulted in the decrease in dimethyl ether permeability. The proton conductivity of the blend membranes gradually increased as increasing temperature. The conductivity of Nafion/PEAS-0.6 (85:15) blend membranes was measured to be $1.42\times10^{-2}S/cm\;at\;120^{\circ}C$ which was higher than that of the recast Nafion. The performance of direct dimethyl ether fuel cell (DDMEFC) using the Nafion/PEAS blend membranes was higher than that using $Nafion^(R)115$ membrane. Enhanced performance of direct dimethyl ether fuel cells using Nafion/PEAS blend membrane was explained by reducing dimethyl ether (DME) crossover through the electrolyte membrane and maintenance of the proton conductivity at high temperature.
In this manuscript, in order to reduce methanol permeability and, at the same time, to increase proton conductivity THS-PSA containing silica compound, responsible for methanol permeability reduction, and sulfonic acid, responsible for proton conductivity enhancement, was applied onto PVA/PSSA-MA membranes. And in order to improve durability, the resulting membranes, PVA/PSSAMA/THS-PSA, were exposed to 500ppm F2 gas at varying reaction times. The surface-fluorinated membranes were characterized through the measurement of contact angles, thermo-gravimetric analysis, and X-ray photoelectron spectroscopy to observe the physico-chemical changes. For the evaluation of the electro-chemical changes in the resulting membranes, its water contents, ion exchange capacity, proton conductivity, and methanol permeability were measured and then compared with the commercial membrane, Nafion 115. Finally, the membran electrode assembly(MEA) was prepared and the cell voltage against the current density was measured. As fluorination time increased, the contents of F2 increased up to maximum 4.3% and to depth of 50 nm. At 60 min of fluorination, the proton conductivity was 0.036 S/cm, larger than Nafion 115 at 0.024 S/cm, and the methanol permeability was $9.26E-08cm^2/s$, less than Nafion 115 at $1.17E-06cm^2/s$.
Kyong Wone Kim;Hee Cheol Kim;Sung-Hyun Kim;Byung Ho Park;Yeon Hee Kim;Kyong Nam Kim;Yong Chun Ko
Journal of the Korean Chemical Society
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v.47
no.2
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pp.115-120
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2003
Determination of iron(II) ion with a perfluorinated sulfonated polymer(nafion)-ethylenediamine(en) modified glassy carbon electrode was studied. It was based on the chemical reactivity of an immobilized layer(nafion-en) to yield complex $[Fe(en)_3]^{+2}$. The oxidation peak potential by differential pulse voltammetry(DPV) was observed at 0.340${\pm}$0.015 V(vs. Ag/AgCl). The linear calibration curve was obtained in iron(II) ion concentration range $5{\times}10^{-6}{\sim}0.2{\times}10^{-3} M(0.28{\sim}11.17\; mg/L)$, and the detection limit(3s) was $1.89{\times}10^{-5}$M(1.056 mg/L).
A nascent membrane was prepared by using the solution evaporation method with a solution of sPEEK, EdAn (cross-linking reagent), and PEA (grafting reagent) in DMAc. Then, after the imination and sulfonation process the cross-linked and grafted ion-exchange membrane, CG-sPEEK, was obtained. The sulfonation and imination reactions were confirmed by FTIR analysis. In order to evaluate the possibility of prepared membrane for the use of an ion-exchange membrane in PEMFC, proton conductivity, water uptake and volume change were measured and compared with a commercial membrane, Nafion 115. It was revealed that since the proton conductivity (0.17 S/cm) of prepared membrane were much higher than those of Nafion 115 (0.10 S/cm) the prepared membrane could be used for the ion-exchange membrane in PEMFC. However, the high water uptake (130%) of CG-sPEEK should be reduced for the dimension stability.
To find out the optimum design of hydrogen storage and supply tank using Metal Hydride (briefly MH) and to make clear the performance characteristics under various conditions are our research purpose. In order to use the low-temperature exhaust heat, $LaNi_{4.7}Al_{0.3}$ which operates under the low pressure of 1MPa is chosen, and we measure the basic properties, namely density, specific heat, PCT(Pressure-Concentration-Temperature) characteristic, and effective thermal conductivity. Then, a numerical calculation model of hydrogen storage using MH alloy is suggested and this thermal diffusion equation of model is solved by the backward difference method. This calculation results rate compared with the experimental results of the systems which installed 1kg MH alloy and, it is found out that our calculation model can well predict the experimental results. By the experimental using MH alloy, it is recognized that the hydrogen flow rate can control by the step adjustment of brine temperature.
A glassy carbon electrode(GCE) modified with nafion-DTPA (diethylene triamine-pentaacetic acid)-glycerol is used for the highly selective and sensitive determination of a trace amount of Cu(II). Various experimental parameters, which influenced the response of nafion-DTPA-glycerol modified electrode to Cu(II), are optimized. The Copper(II) is accumulated on the electrode surface by the formation of the complex in an open circuit, and the resulting surface is characterized by medium exchange, electrochemical reduction, and differential pulse voltammetry(DPV). The electrochemical response is evaluated with respect to concentration of modifier, pH and preconcentration time, quiet time, copper(II) concentration, and other variables. A linear range is obtained in the concentration range 1.0${\times}$10$^{-8}$ M-1.0${\times}$10$^{-6}$ MCu(II) with 7 min preconcentration time. The detection limit(3s) is as low as 2.36${\times}$10$^{-8}$ M (1.50 ppb).
$Nafion/TiO_2$ composite membranes were prepared via an in-situ sol-gel process with different immersing periods from 1 day to 7 days for the low humidifying proton exchange membrane fuel cell. As the immersing time increased, the $TiO_2$ content within the Nafion membrane increased. The contact angle decreased with the increased $TiO_2$ content in the composite membrane due to the increased hydrophilicity. The water uptake and proton conductivity reached to the highest level for 4 day immersing period, then decreased as the immersing period increased. A 7 days of immersing time was shown to be too long because too much $TiO_2$ aggregates were formed on the membrane surface as well as interior of the membrane, interfering the proton transfer from anode to cathode. Cell performance results were in good agreement with those of the water uptake and proton conductivity; current densities under a relative humidity (RH) of 40% were 0.54, 0.6, $0.63A/cm^2$ and $0.49A/cm^2$ for the immersing time of 1, 3, 4 and 7 days, respectively at a 0.6 V. The composite membrane prepared via the in-situ sol-gel process exhibited the enhancement in the cell performance under of RH 40% by a maximum of about 66% compared to those of using the recasting composite membrane and Nafion 115.
Seo, Seok-Jun;Woo, Jung-Je;Yun, Sung-Hyun;Park, Jin-Soo;Moon, Seung-Hyeon
Korean Membrane Journal
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v.10
no.1
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pp.46-52
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2008
Optimization of ionomer solution was conducted in order to improve the performance of MEAs in PEMPC. The interface between membrane and electrodes in MEAs is crucial region determining fuel cell performance as well as ORR reaction at cathode. Through the modification of Nafion ionomer content at the interface between membrane and electrodes, an optimal content was obtained with Nafion 115 membranes. Two times higher current density was obtained with the outer Nafion sprayed MEA compared with the non-sprayed one. In addition, the symmetrical impedance spectroscopy mode (SM) exhibited that the resistances of membrane area, proton hydration, and charge transfer decreased as the outer Nafion is sprayed. From the polarization curves and SM, the highest current density and the lowest resistance was obtained at the outer ionomer content of $0.15\;mg\;cm^{-2}$.
Modified polymer electrolyte membranes were fabricated by the applying dc magnetron sputter-deposited Pd thin layers on the surface of the $Nafion^{TM}$ membranes in argon atmosphere. The Pd thin films were characterized by investigating its morphology, methanol permeability, and protonic conductivity. The performance of a direct methanol fuel cell(DMFC) with the modifed polymer electrolyte membrane was also tested by the measurement of its currents and voltages under flowing methanol. The Pd thin film could be a barrier layer to methanol crossover, but the protonic conductivity of the modified polymer membrane was reduced. By using the modified polymer eletrolyte membranes, both the methanol permeability and the protonic conductivity were decreased with increasing the thickness of Pd thin film. However, the performances of DMFC were almost independent on the thickness of Pd thim films. The efffcts of methanol concentration in a feeding fuels on the protonic conductivity and the cell performance were also investigated.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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