Coaxial electrospun sulfonated poly (ether ether ketone) proton exchange membrane for conductivity-strength balance

材料科学 同轴 化学工程 电导率 高分子化学 乙醚 质子交换膜燃料电池 化学 有机化学 物理化学 生物化学 工程类 电气工程
作者
Qianqian Yuan,Zheng Fu,Yunqing Wang,Wanting Chen,Xuemei Wu,Xue Gong,Dongxing Zhen,Xigao Jian,Gaohong He
出处
期刊:Journal of Membrane Science [Elsevier BV]
卷期号:595: 117516-117516 被引量:31
标识
DOI:10.1016/j.memsci.2019.117516
摘要

Coaxial electrospun strategy is proposed to resolve the typical conductivity-strength dilemma of proton exchange membrane and then improve performance of fuel cell. The advantages of co-electrospinning and effects of coaxial components are demonstrated through a simple design of co-electrospun nanofibers, i.e. sulfonated poly(ether ether ketone) with different degree of sulfonation for the core and shell components. The inner nozzle-wall provides extra electrostatic force and enhances microphase separation, as evidenced by the larger ionic clusters and ordered hydrophilic-hydrophobic domains through TEM and SAXS. As a result, the co-electrospun membranes even with the same degree of sulfonation as both the core and shell components exhibit 15.5% increase in proton conductivity and 8.3% decrease in swelling ratio at 80 oC as compared with the uni-electrospun membranes. The low degree of sulfonation [email protected] degree of sulfonation shell design endows the co-electrospun membranes with relatively high abilities of reinforce (about 51.6 MPa) and proton conduction (about 222.7 mS cm−1 at 80 °C), which indicates the core layer control of strength and shell layer control of proton conduction in the co-electrospun membranes. The H2/O2 cell assembled with the coaxial electrospun membrane exhibits a power density of about 1.3 times that assembled with the commercial benchmark Nafion115.

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