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Layered composite membranes based on porous PVDF coated with a thin, dense PBI layer for vanadium redox flow batteries

Lee, Wonmi und Jung, Mina und Serhiichuk, Dmytro und Noh, Chanho und Gupta, Gaurav und Harms, Corinna und Kwon, Yongchai und Henkensmeier, Dirk (2019) Layered composite membranes based on porous PVDF coated with a thin, dense PBI layer for vanadium redox flow batteries. Journal of Membrane Science, 591, Seite 117333. Elsevier. doi: 10.1016/j.memsci.2019.117333. ISSN 0376-7388.

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Offizielle URL: http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0376738819307380

Kurzfassung

A commercial porous polyvinylidene fluoride membrane (pore size 0.65 μm, nominally 125 μm thick) is spray coated with 1.2–4 μm thick layers of polybenzimidazole. The area resistance of the porous support is 36.4 mΩ cm2 in 2 M sulfuric acid, in comparison to 540 mΩ cm2 for a 27 μm thick acid doped polybenzimidazole membrane, and 124 mΩ cm2 for PVDF-P20 (4 μm thick blocking layer). Addition of vanadium ions to the supporting electrolyte increases the resistance, but less than for Nafion. The expected reason is a change in the osmotic pressure when the ionic strength of the electrolyte is increased, reducing the water contents in the membrane. The orientation of the composite membranes has a strong impact. Lower permeability values are found when the blocking layer is oriented towards the vanadium-lean side in ex-situ measurements. Cells with the blocking layer on the positive side have significantly lower capacity fade, also much lower than cells using Nafion 212. The coulombic efficiency of cells with PVDF-PBI membranes (98.4%) is higher than that of cells using Nafion 212 (93.6%), whereas the voltage efficiency is just slightly lower, resulting in energy efficiencies of 85.1 and 83.3%, respectively, at 80 mA/cm2.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/129354/
Dokumentart:Zeitschriftenbeitrag
Titel:Layered composite membranes based on porous PVDF coated with a thin, dense PBI layer for vanadium redox flow batteries
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Lee, WonmiSeoul National University of Science and TechnologyNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Jung, MinaCenter for Hydrogen and Fuel Cell Research, KISTNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Serhiichuk, DmytroCenter for Hydrogen and Fuel Cell Research, KISTNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Noh, ChanhoSeoul National University of Science and TechnologyNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Gupta, Gauravgaurav.gupta (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Harms, Corinnacorinna.harms (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0001-5916-3224NICHT SPEZIFIZIERT
Kwon, YongchaiSeoul National University of Science and TechnologyNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Henkensmeier, Dirkhenkensmeier (at) kist.re.krNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Datum:1 August 2019
Erschienen in:Journal of Membrane Science
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Ja
Gold Open Access:Nein
In SCOPUS:Ja
In ISI Web of Science:Ja
Band:591
DOI:10.1016/j.memsci.2019.117333
Seitenbereich:Seite 117333
Verlag:Elsevier
ISSN:0376-7388
Status:veröffentlicht
Stichwörter:Porous PVDF, Polybenzimidazole blocking layer, Composite membranes, Vanadium redox flow batteries
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DLR - Forschungsgebiet:E SY - Energiesystemanalyse
DLR - Teilgebiet (Projekt, Vorhaben):E - Energiesystemtechnik (alt)
Standort: Oldenburg
Institute & Einrichtungen:Institut für Vernetzte Energiesysteme > Brennstoffzellen
Hinterlegt von: Lorenz, Julian
Hinterlegt am:28 Okt 2019 17:44
Letzte Änderung:02 Aug 2021 10:29

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