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Poly(arylene ether ketone sulfone)s functionalized with adenosine triphosphate-modified graphene oxide as proton exchange membranes for fuel cells

芳烯 材料科学 石墨烯 氧化物 质子交换膜燃料电池 高分子化学 乙醚 质子输运 电导率 热稳定性 化学工程 化学 有机化学 纳米技术 芳基 物理化学 烷基 生物化学 工程类 冶金
作者
Pengyun Zhao,Lingxin Meng,Jingmei Xu,Jinxuan Lei,Kuirong Feng,Tian Lan,Zhe Wang
出处
期刊:European Polymer Journal [Elsevier BV]
卷期号:202: 112605-112605 被引量:7
标识
DOI:10.1016/j.eurpolymj.2023.112605
摘要

In this study, composite proton exchange membranes (PEMs) based on functional graphene oxide (GO) and carboxyl-containing sulfonated poly(arylene ether ketone sulfone)s organic matrix (C-SPAEKS) were synthesized. Modified GO nanosheets (ATP@GO) was synthesized by using GO as a template, then chemically bonded adenosine triphosphate (ATP) on GO nanosheets. Modified ATP@GO and composite membranes were characterized by FT-IR, 1H NMR, SEM and XPS. These composite membranes exhibit outstanding proton conductivity, thermal stability and dimensional stability. Compared to C-SPAEKS membranes (32.3 mS cm−1 at 20 °C, 108.9 mS cm−1 at 90 °C), C-SPAEKS/ATP@GO-1 membrane showed enhanced proton conductivity (50.0 mS cm−1 at 20 °C, 184.8 mS cm−1 at 90 °C). Meanwhile, the open circuit voltage (OCV) and power density of C-SPAEKS/ATP@GO-1 were 0.9941 V and 466.33 mW/cm2, respectively, which were much higher than the C-SPAEKS (0.8973 V, 190.72 mW/cm2), showing good fuel cell performance. The results show that functionalized GO could make an important contribution to proton conduction and improvement of comprehensive performance in composite membrane, which indicate that these composite membranes have the potential to be used as PEMs.
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