Structural optimization and performance trade-off strategies for semi-crystalline sulfonated poly(arylene ether ketone) membranes in high-concentration direct methanol fuel cells

芳烯 甲醇 材料科学 直接甲醇燃料电池 乙醚 甲醇燃料 化学工程 高分子化学 单体 烷基 聚合物 化学 有机化学 复合材料 芳基 电极 阳极 生物化学 物理化学 工程类
作者
Di Liu,Yunji Xie,Zhe Zhao,Jinbao Li,Jinhui Pang,Zhenhua Jiang
出处
期刊:Journal of Energy Chemistry [Elsevier BV]
卷期号:85: 67-75 被引量:13
标识
DOI:10.1016/j.jechem.2023.05.049
摘要

Direct methanol fuel cells (DMFCs) have attracted extensive attention as promising next-generation energy conversion devices. However, commercialized proton exchange membranes (PEMs) hardly fulfill the demand of methanol tolerance for DMFCs employing high-concentration methanol solutions. Herein, we report a series of semi-crystalline poly(arylene ether ketone) PEMs with ultra-densely sulfonic-acid-functionalized pendants linked by flexible alkyl chains, namely, SL-SPEK-x (where x represents the molar ratio of the novel monomer containing multiple phenyl side chain to the bisfluoride monomers). The delicate structural design rendered SL-SPEK-x membranes with high crystallinity and well-defined nanoscale phase separation between hydrophilic and hydrophobic phases. The reinforcement from poly(ether ketone) crystals enabled membranes with inhibited dimensional variation and methanol penetration. Furthermore, microphase separation significantly enhanced proton conductivity. The SL-SPEK-12.5 membrane achieved the optimum trade-off between proton conductivity (0.182 S cm−1, 80 °C), water swelling (13.6%, 80 °C), and methanol permeability (1.6 × 10−7 cm2 s−1). The DMFC assembled by the SL-SPEK-12.5 membrane operated smoothly with a 10 M methanol solution, outputting a maximum power density of 158.3 mW cm−2, nearly twice that of Nafion 117 (94.2 mW cm−2). Overall, the novel structural optimization strategy provides the possibility of PEMs surviving in high-concentration methanol solutions, thus facilitating the miniaturization and portability of DMFC devices.
最长约 10秒,即可获得该文献文件

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
1秒前
紧张的傲松完成签到,获得积分10
1秒前
科研通AI6.1应助ZXY采纳,获得10
1秒前
NSS发布了新的文献求助10
2秒前
着急的黄豆完成签到,获得积分10
3秒前
dde发布了新的文献求助10
4秒前
刻苦的冬易完成签到 ,获得积分10
4秒前
虚幻的捕完成签到,获得积分10
4秒前
5秒前
meimei发布了新的文献求助10
5秒前
科研通AI6.1应助lvlv采纳,获得10
5秒前
天堂鸟完成签到,获得积分10
7秒前
Ihang完成签到,获得积分10
7秒前
FeLaN驳回了Hello应助
7秒前
一剑温柔完成签到 ,获得积分10
8秒前
楼一笑发布了新的文献求助10
9秒前
fxx发布了新的文献求助10
9秒前
10秒前
aging00发布了新的文献求助30
11秒前
Becca完成签到,获得积分10
12秒前
木子林夕完成签到,获得积分10
13秒前
牵着珂小珂完成签到,获得积分10
14秒前
碱基对发布了新的文献求助10
16秒前
田様应助雷家采纳,获得10
17秒前
淡定的安白完成签到,获得积分10
17秒前
17秒前
星辰大海应助可言菜菜采纳,获得10
17秒前
18秒前
楼一笑完成签到,获得积分10
18秒前
18秒前
斯文败类应助yeah采纳,获得10
20秒前
20秒前
Leticia完成签到,获得积分10
21秒前
我是老大应助好久不见采纳,获得10
22秒前
zhm关注了科研通微信公众号
23秒前
蓝星花完成签到 ,获得积分10
23秒前
郁乾完成签到,获得积分10
24秒前
wanci应助追人的风筝采纳,获得10
25秒前
超级玛丽完成签到,获得积分10
25秒前
半颗橙子完成签到 ,获得积分10
25秒前
高分求助中
(应助此贴封号)【重要!!请各用户(尤其是新用户)详细阅读】【科研通的精品贴汇总】 10000
Les Mantodea de Guyane Insecta, Polyneoptera 2000
Emmy Noether's Wonderful Theorem 1200
Leading Academic-Practice Partnerships in Nursing and Healthcare: A Paradigm for Change 800
基于非线性光纤环形镜的全保偏锁模激光器研究-上海科技大学 800
Signals, Systems, and Signal Processing 610
Research Methods for Business: A Skill Building Approach, 9th Edition 500
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 纳米技术 工程类 有机化学 化学工程 生物化学 计算机科学 物理 内科学 复合材料 催化作用 物理化学 光电子学 电极 细胞生物学 基因 无机化学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 6411661
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 8230804
关于积分的说明 17467959
捐赠科研通 5464290
什么是DOI,文献DOI怎么找? 2887272
邀请新用户注册赠送积分活动 1864006
关于科研通互助平台的介绍 1702794