Self-Diffusion of Nafion Ionomer in Confined Nanopores
Notice bibliographique
Résumé
Ordered nanoporous structures offer the advantage of high surface area and well-defined pathway for transport of charged and neutral species. Such structures with electronically conductive matrix are attractive option as alternative architecture for catalyst layers of polymer electrolyte fuel cells (PEFCs). However, the internal surface of these nanoporous material must be coated with sufficiently thin films of ionically conductive polymers (ionomers) while leaving pores still open for transport of reactants. One approach for achieving such thin films coatings is via self-diffusion of ionomers from its dispersion into the nanoporous structure. However, the efficacy of this process depends on various factors including the composition of the ionomer dispersion, which affects the aggregation state or shape/size of ionomer in the dispersion and the shape/size of the pores. This work is concerned with the study of Nafion ionomer incorporation in model nanoporous structures with well-defined pore structure and size. A key challenge is quantification of the distribution of ionomer in these nanoporous structures. The thickness of ionomer films is anticipated to be a few nanometers, which limits the experimental observation to x-ray and electron microscopy based techniques both of which are known to damage polymers and also limit size of investigated volume of few tens of nanometers cubed. In this work, we have adopted laser scanning confocal fluorescence microscopy (LSCFM). The ionomer is first tagged with a fluophor. The tagged ionomer in dispersion diffuses through the pores of the nanoporous inorganic membranes of few tens of microns in thickness. The distribution of ionomer in the nanoporous membrane is mapped by LSCFM as function of pore size, ionomer concentration and exposure time. The figure below shows an example of Nafion ionomer distribution in anodized aluminum oxide nanoporous membrane.The results are cross-correlated with energy dispersive x-ray (EDX) characterization of selected samples. One of the peripheral questions, we wish to answer is whether Nafion ionomer can diffuse through sub-10 nm size pores that may exist in the secondary pores formed by aggregation of 30 nm Pt/C nanoparticle catalysts used for conventional catalyst layers of PEFCs. Furthermore, the methodology offers an attractive option for mapping long-range distribution of ionomer in tens of micron thick catalyst layers. Figure 1
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,000 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,000 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,000 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
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score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».