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Enregistrement W4244576838 · doi:10.1149/ma2014-02/21/1164

Imidazolium Trifluoromethanesulfonate sPEEK Composites for Anhydrous High Temperature Proton Exchange Membrane Fuel Cells

2014· article· en· W4244576838 sur OpenAlexaff
Nicole De Almeida, Gillian R. Goward

Notice bibliographique

RevueECS Meeting Abstracts · 2014
Typearticle
Langueen
DomaineEngineering
ThématiqueFuel Cells and Related Materials
Établissements canadiensMcMaster University
Organismes subventionnairesnon disponible
Mots-clésAnhydrousProton exchange membrane fuel cellConductivitySulfonatePolymerTrifluoromethanesulfonateElectrolyteProton transportMembraneChemical engineeringIonic conductivityChemistryConductive polymerInorganic chemistryCatalysisMaterials sciencePolymer chemistryOrganic chemistryElectrodePhysical chemistry

Résumé

récupéré en direct d'OpenAlex

Proton exchange membranes fuel cells (PEMFCs) are excellent energy carriers for numerous applications such as automobiles. Current standard operating conditions (<80°C) of PEMFCs are unfortunately optimized in a way that leads to catalyst poisoning by carbon monoxide. Higher operating temperatures (>120°C) are desirable, and can be achieved with alternative materials that conduct protons anhydrously via a Grotthuss mechanism. Alternative materials for an electrolyte would be ionic salts such as solid acids. Solid acids are chemically, thermally and electrochemically stable and conduct protons under anhydrous conditions. 1-3 Previous solid acids studied contained phosphate functional groups where it was shown that these systems have good conductivity in anhydrous conditions.4 Such phosphates possess substantial proton conductivity; however high temperatures can promote an irreversible condensation into pyrophosphates, which lowers conductivity. In this study sulfonate-based solid acids are used. Heterocycles such as imidazole are paired with acids such as trifluoromethanesulfonic acid to produce acidic salts, e.g. imidazolium trifluoromethane sulfonate (IFMS). These conductive salts cannot be placed into a fuel cell since they do not have the capability to form thin films therefore, a polymer support must be used. Previous investigations focused on non-ionic polymers, such as Teflon,, where decent proton conductivity was obtained.5 The polymer support chosen here is sulfonated polyetheretherketone (sPEEK), a well-known proton-conducting polymer, which offers a host architecture for cooperative proton transport. By itself sPEEK requires a high degree of sulfonation to be ionically conductive; however it is known to swell excessively in water at high degrees of sulfonation.6 Preliminary proton conductivity measurements at 120°C and 0% RH show 4.4x10-4 to 5.9x10-3 S/cm with degrees of salt loading between 32-50 percent, as determined by thermal gravimetric analysis. Initial ion exchange capacity (IEC) studies showed that sPEEK itself possesses 2.1±0.2 mmol/g of available sulfonate groups with the loading of 32% IFMS the IEC increased to 3.8±0.2 mmol/g. With the addition of the salt, there is a proportional increase the number of available sulfonate groups that can contribute to proton conductivity. Solid state nuclear magnetic resonance (NMR) methods can investigate dynamics on a localized scale to probe mobility of proton sites. Methods include 1H magic angle spinning (MAS) NMR and 2H static NMR studies, which reveal details of timescale and geometry of exchange processes. Deuterium solid state NMR is a good probe of dynamic processes in the solid state, as the characteristic static lineshapes are highly sensitive to the dynamic processes such as molecular reorientations, and can be accurately modeled to extract rates of chemical exchange.2 These measurements will compare dynamics and conductivity in the salts themselves, sPEEK and the salt-sPEEK composites. Figure 1 depicts IFMS at 300 K and 350 K. When the temperature is increased the line shape narrows and additional features are observed. These features correspond to an increased jump rate from the ring flip within the salt. Jump rates can be fitted to extract activation energies of the ring flip. References (1) Noda, A.; Susan, A. B.; Kudo, K.; Mitsushima, S.; Hayamizu, K.; Watanabe, M. Journal of Physical Chemistry B 2003, 107, 4024. (2) Sekhon, S. S.; Park, J. S.; Cho, E.; Yoon, Y. G.; Kim, C. S.; Lee, W. Y. MACROMOLECULES 2009, 42, 2054. (3) Watanabe, M.; Tsurumi, K.; Mizukami, T.; Nakamura, T.; Stonehart, P. Journal of The Electrochemical Society 1994, 141, 2659. (4) Traer, J. W. Journal of Physical Chemistry B 2007, 111, 5602. (5) Yan, Z. B.; De Almeida, N. E.; Traer, J. W.; Goward, G. R. Phys. Chem. Chem. Phys. 2013, 15, 17983. (6) Huang, R. Y. M.; Shao, P.; Burns, C. M.; Feng, X. Journal of Applied Polymer Science 2001, 82, 2651.

Récupéré en direct depuis OpenAlex et désinversé. Les résumés ne sont pas conservés dans cette base de données : les index inversés représentent 8,6 Go des 9,3 Go de texte de la base, et le serveur dispose de 13 Go libres.

Comment cette classification a été obtenuedéplier

Prédiction machine sur la base complète

Imitation des enseignants

Ni 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.

score de la tête « metaresearch » (Codex)0,000
score de la tête « metaresearch » (Gemma)0,000
Version: metacan-v3-hybrid-931329e0061cStatut de validation: machine_predicted_unvalidated
Catégories candidatesaucune
Catégories consensuellesaucune
DomaineSignal candidat: aucune · Signal consensuel: aucune
Devis d'étudeSignal candidat: Expérimental (laboratoire) · Signal consensuel: Expérimental (laboratoire)
GenreSignal candidat: Empirique · Signal consensuel: Empirique
Score de désaccord entre enseignants0,004
Score d'incertitude au seuil0,012

Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)

CatégorieCodexGemma
Métarecherche0,0000,000
Méta-épidémiologie (sens strict)0,0010,000
Méta-épidémiologie (sens large)0,0000,000
Bibliométrie0,0000,000
Études des sciences et des technologies0,0000,000
Communication savante0,0000,000
Science ouverte0,0000,000
Intégrité de la recherche0,0010,001
Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger)0,0040,002

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.

Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.

Tête enseignante Opus0,007
Tête enseignante GPT0,196
Écart entre enseignants0,189 · la distance entre les deux têtes enseignantes sur ce seul travail
Statut de validationscore_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 découle

Classification

machine, non validée

Prédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.

Les modèles n’ont appliqué aucune catégorie : rien dans la taxonomie ne correspondait à ce travail.
Devis d'étudeExpérimental (laboratoire)
Domainenon disponible
GenreEmpirique

Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».

En bref

Citations0
Publié2014
Routes d'admission1
Résumé présentoui

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