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Thermally crosslinked sulfonated polybenzimidazole membranes and their performance in high temperature polymer electrolyte fuel cells

Nagappan, Nambi Krishnan und Konovalova, Anastasiia und Aili, David und Li, Qingfeng und Park, Hyun Seo und Jang, Jong Hyun und Kim, Hyoung-Juhn und Henkensmeier, Dirk (2019) Thermally crosslinked sulfonated polybenzimidazole membranes and their performance in high temperature polymer electrolyte fuel cells. Journal of Membrane Science, 588, Seite 117218. Elsevier. doi: 10.1016/j.memsci.2019.117218. ISSN 0376-7388.

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Kurzfassung

The degradation pathway of phosphoric acid doped polybenzimidazole membranes in high temperature polymer electrolyte membrane fuel cells depends on the acid contents. If it is high, creep is discussed as the main reason. If it is low (membranes prepared by solvent evaporation and post-doping), the main cause may be loss of acid due to evaporation. The net transport of acid to the anode side at high current densities should also lead to local softening of the membrane, which could be mitigated by crosslinking the membrane. Here we show that sulfonated para-polybenzimidazole membranes can be stabilized by curing at 350 °C. In contrast to meta-polybenzimidazole and sulfonated para-polybenzimidazole, crosslinked sulfonated para-polybenzimidazole is insoluble in dimethylacetamide at room temperature and phosphoric acid at 160 °C. At 160 °C and 5% relative humidity the conductivity of crosslinked sulfonated para-polybenzimidazole and meta-polybenzimidazole is 214 mS cm−1 and 147 mS cm−1, respectively. At 600 mA cm−2, the voltage decay rate is 16 μV h−1, much lower than published for commercial meta-polybenzimidazole (308 μV h−1). Furthermore, the average voltage at 600 mA cm−2 is 523 mV, while a previously published cured meta-polybenzimidazole membrane only reaches 475 mV.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/138281/
Dokumentart:Zeitschriftenbeitrag
Titel:Thermally crosslinked sulfonated polybenzimidazole membranes and their performance in high temperature polymer electrolyte fuel cells
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Nagappan, Nambi Krishnannambikrishnan.nagappan (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-3563-050XNICHT SPEZIFIZIERT
Konovalova, AnastasiiaKorea Institute of Science and TechnologyNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Aili, DavidTechnical University of Denmark (DTU)NICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Li, QingfengNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Park, Hyun SeoNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Jang, Jong HyunNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Kim, Hyoung-JuhnNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Henkensmeier, Dirkhenkensmeier (at) kist.re.krNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Datum:15 Oktober 2019
Erschienen in:Journal of Membrane Science
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Nein
Gold Open Access:Nein
In SCOPUS:Ja
In ISI Web of Science:Ja
Band:588
DOI:10.1016/j.memsci.2019.117218
Seitenbereich:Seite 117218
Verlag:Elsevier
ISSN:0376-7388
Status:veröffentlicht
Stichwörter:High temperature polymer electrolyte fuel cell (HT PEMFC), Sulfonated polybenzimidazole, Thermal crosslinking, Stability, High current density
HGF - Forschungsbereich:Energie
HGF - Programm:TIG Technologie, Innovation und Gesellschaft
HGF - Programmthema:Erneuerbare Energie- und Materialressourcen für eine nachhaltige Zukunft
DLR - Schwerpunkt:Energie
DLR - Forschungsgebiet:E SY - Energiesystemanalyse
DLR - Teilgebiet (Projekt, Vorhaben):E - Energiesystemtechnik (alt)
Standort: Oldenburg
Institute & Einrichtungen:Institut für Vernetzte Energiesysteme > Brennstoffzellen
Hinterlegt von: Nagappan, Nambi Krishnan
Hinterlegt am:03 Dez 2020 14:51
Letzte Änderung:16 Mai 2022 09:39

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