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Erschienen in: Journal of Polymer Research 12/2015

01.12.2015 | Original Paper

Investigation of proton conductivity of PVDF based anhydrous proton exchange membranes (PEMs) obtained via a facile “Grafting Through” strategy

verfasst von: Deniz Sinirlioglu, Ali Ekrem Muftuoglu

Erschienen in: Journal of Polymer Research | Ausgabe 12/2015

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Abstract

In this work, alkaline treated PVDF was used as a macromolecule in conjunction with GMA in the graft copolymerization. Synthesized PVDF-g-PGMA copolymers were functionalized with 5-aminotetrazole (ATet), and subsequently doped with triflic acid (TA) at several mole ratios with respect to tetrazole units. Finally PVDF-g-PGMA-ATet-(TA)x membranes were fabricated. The composition and the structure of the membranes were characterized by Energy Dispersive X-ray spectroscopy (EDS), 1H-NMR, 19F-NMR and FTIR. According to EDS results, 97 % functionalization with 5-aminotetrazole was achieved. The crystallinity and morphology of the polymers were studied using X-ray diffraction (XRD) and scanning electron microscopy (SEM). Proton conductivity of the materials was investigated by dielectric-impedance analyzer. The proton conductivity increased with increasing temperature and acid doping level. In the absence of humidity, the highest proton conductivity was found as 0.04 S/cm at 150 °C for PVDF-g-PGMA-ATet-(TA)3 membrane. Thermogravimetric analysis (TGA) showed that PVDF-g-PGMA-ATet(TA)3 was thermally stable up to 250 °C. The water uptake of the membranes decreased with triflic acid content. Methanol permeability experiments exhibited that the obtained graft copolymer membranes have similar methanol permeability values with Nafion 112.

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Literatur
1.
Zurück zum Zitat Abdel-Hady EE, El-Toony MM, Abdel-Hamed MO (2013) Electrochim Acta 103:32–37CrossRef Abdel-Hady EE, El-Toony MM, Abdel-Hamed MO (2013) Electrochim Acta 103:32–37CrossRef
3.
Zurück zum Zitat Celik SU, Bozkurt A, Hosseini SS (2012) Prog Polym Sci 37:1265–1291CrossRef Celik SU, Bozkurt A, Hosseini SS (2012) Prog Polym Sci 37:1265–1291CrossRef
5.
Zurück zum Zitat Sinirlioglu D, Celik SU, Muftuoglu AE, Bozkurt A (2015) Polym Eng Sci 55:260–269CrossRef Sinirlioglu D, Celik SU, Muftuoglu AE, Bozkurt A (2015) Polym Eng Sci 55:260–269CrossRef
6.
Zurück zum Zitat Sinirlioglu D, Celik SU, Muftuoglu AE, Bozkurt A (2014) Macromol Chem Phys 215:269–279CrossRef Sinirlioglu D, Celik SU, Muftuoglu AE, Bozkurt A (2014) Macromol Chem Phys 215:269–279CrossRef
7.
Zurück zum Zitat Tang QW, Cai H, Yuan S, Wang X, Yuan W (2013) Int J Hydrog Energy 38:1016–1026CrossRef Tang QW, Cai H, Yuan S, Wang X, Yuan W (2013) Int J Hydrog Energy 38:1016–1026CrossRef
8.
Zurück zum Zitat Roh DK, Ahn SH, Seo JA, Shul YG, Kim JH (2010) J Polym Sci B Polym Phys 48:1110–1117CrossRef Roh DK, Ahn SH, Seo JA, Shul YG, Kim JH (2010) J Polym Sci B Polym Phys 48:1110–1117CrossRef
9.
10.
Zurück zum Zitat Peighambardoust SJ, Rowshanzamir S, Amjadi M (2010) Int J Hydrog Energy 35:9349–9384CrossRef Peighambardoust SJ, Rowshanzamir S, Amjadi M (2010) Int J Hydrog Energy 35:9349–9384CrossRef
11.
12.
Zurück zum Zitat Lepit A, Aini NA, Jaafar NK, Hashim N, Ali AMM, Dahlan KZM, Yahya MZA (2012) Int J Electrochem Sci 7:8560–8577 Lepit A, Aini NA, Jaafar NK, Hashim N, Ali AMM, Dahlan KZM, Yahya MZA (2012) Int J Electrochem Sci 7:8560–8577
13.
14.
Zurück zum Zitat Zhao Z, Pu H, Chang Z, Pan H (2014) Int J Hydrog Energy 39:6657–6663CrossRef Zhao Z, Pu H, Chang Z, Pan H (2014) Int J Hydrog Energy 39:6657–6663CrossRef
16.
17.
Zurück zum Zitat Sinirlioglu D, Muftuoglu AE, Bozkurt A (2014) J Macromol Sci Pure Appl Chem 51:420–434CrossRef Sinirlioglu D, Muftuoglu AE, Bozkurt A (2014) J Macromol Sci Pure Appl Chem 51:420–434CrossRef
18.
Zurück zum Zitat Golcuk S, Muftuoglu AE, Celik SU, Bozkurt A (2013) J Polym Res 20(5):144CrossRef Golcuk S, Muftuoglu AE, Celik SU, Bozkurt A (2013) J Polym Res 20(5):144CrossRef
19.
Zurück zum Zitat Sasa D, Sinirlioglu D, Muftuoglu AE, Eren F, Celik SU, Bozkurt A (2013) J Polym Res 20:313CrossRef Sasa D, Sinirlioglu D, Muftuoglu AE, Eren F, Celik SU, Bozkurt A (2013) J Polym Res 20:313CrossRef
20.
Zurück zum Zitat Sinirlioglu D, Celik SU, Muftuoglu AE, Bozkurt A (2014) J Appl Polym Sci 131(7):40107CrossRef Sinirlioglu D, Celik SU, Muftuoglu AE, Bozkurt A (2014) J Appl Polym Sci 131(7):40107CrossRef
21.
Zurück zum Zitat Sinirlioglu D, Muftuoglu AE, Golcuk K, Bozkurt A (2014) J Polym Sci A Polym Chem 52:1885–1897CrossRef Sinirlioglu D, Muftuoglu AE, Golcuk K, Bozkurt A (2014) J Polym Sci A Polym Chem 52:1885–1897CrossRef
22.
Zurück zum Zitat Arslantas A, Sinirlioglu D, Eren F, Muftuoglu AE, Bozkurt A (2014) J Polym Res 21:437CrossRef Arslantas A, Sinirlioglu D, Eren F, Muftuoglu AE, Bozkurt A (2014) J Polym Res 21:437CrossRef
23.
Zurück zum Zitat Sinirlioglu D, Aslan A, Muftuoglu AE, Bozkurt A (2014) J Appl Polym Sci 131(4):39915CrossRef Sinirlioglu D, Aslan A, Muftuoglu AE, Bozkurt A (2014) J Appl Polym Sci 131(4):39915CrossRef
24.
Zurück zum Zitat Sezgin S, Sinirlioglu D, Muftuoglu AE, Bozkurt A (2014) J Chem 2014:963131CrossRef Sezgin S, Sinirlioglu D, Muftuoglu AE, Bozkurt A (2014) J Chem 2014:963131CrossRef
26.
Zurück zum Zitat Li QF, Jensen JO, Savinell RF, Bjerrum NJ (2009) Prog Polym Sci 34:449–477CrossRef Li QF, Jensen JO, Savinell RF, Bjerrum NJ (2009) Prog Polym Sci 34:449–477CrossRef
27.
Zurück zum Zitat Mader J, Xiao L, Schmidt TJ, Benicewicz BC (2008) Adv Polym Sci 216:63–124 Mader J, Xiao L, Schmidt TJ, Benicewicz BC (2008) Adv Polym Sci 216:63–124
28.
Zurück zum Zitat Hasegawa S, Takahashi S, Iwase H, Koizumi S, Morishita N, Sato K, Narita T, Ohnuma M, Maekawa Y (2011) Polymer 52:98–106CrossRef Hasegawa S, Takahashi S, Iwase H, Koizumi S, Morishita N, Sato K, Narita T, Ohnuma M, Maekawa Y (2011) Polymer 52:98–106CrossRef
29.
Zurück zum Zitat Pang J, Jin X, Wang Y, Feng S, Shen K, Wang G (2015) J Membr Sci 492:67–76CrossRef Pang J, Jin X, Wang Y, Feng S, Shen K, Wang G (2015) J Membr Sci 492:67–76CrossRef
30.
Zurück zum Zitat Hara R, Endo N, Higa M, Okamoto K, Zhang X, Bi H, Chen S, Hu Z, Chen S (2014) J Power Sources 247:932–938CrossRef Hara R, Endo N, Higa M, Okamoto K, Zhang X, Bi H, Chen S, Hu Z, Chen S (2014) J Power Sources 247:932–938CrossRef
31.
32.
33.
Zurück zum Zitat Fei G, Shin J, Kang SA, Ko BS, Kang PH, Lee YS, Nho YC (2010) J Polym Sci A Polym Chem 48:563–569CrossRef Fei G, Shin J, Kang SA, Ko BS, Kang PH, Lee YS, Nho YC (2010) J Polym Sci A Polym Chem 48:563–569CrossRef
34.
Zurück zum Zitat Septiani U, Chen J, Asano M, Maekawa Y, Yoshida M, Kubota H (2007) J Mater Sci 42:1330–1335CrossRef Septiani U, Chen J, Asano M, Maekawa Y, Yoshida M, Kubota H (2007) J Mater Sci 42:1330–1335CrossRef
35.
Zurück zum Zitat Gode P, Ihonen J, Strandroth A, Ericson H, Lindbergh G, Paronen M, Sundholm F, Sundholm G, Walsby N (2003) Fuel Cells 3:21–27CrossRef Gode P, Ihonen J, Strandroth A, Ericson H, Lindbergh G, Paronen M, Sundholm F, Sundholm G, Walsby N (2003) Fuel Cells 3:21–27CrossRef
36.
Zurück zum Zitat Su YH, Liu YL, Wang DM, Lai JY, Sun YM, Chyou SD, Lee WT (2010) J Membr Sci 349:244–250CrossRef Su YH, Liu YL, Wang DM, Lai JY, Sun YM, Chyou SD, Lee WT (2010) J Membr Sci 349:244–250CrossRef
38.
Zurück zum Zitat Chiang YC, Chang Y, Higuchi A, Chen WY, Ruaan RC (2009) J Membr Sci 339:151–159CrossRef Chiang YC, Chang Y, Higuchi A, Chen WY, Ruaan RC (2009) J Membr Sci 339:151–159CrossRef
39.
Zurück zum Zitat Chang Y, Ko CY, Shih YJ, Quemener D, Deratani A, Wei TC, Wang DM, Lai JY (2009) J Membr Sci 345:160–169CrossRef Chang Y, Ko CY, Shih YJ, Quemener D, Deratani A, Wei TC, Wang DM, Lai JY (2009) J Membr Sci 345:160–169CrossRef
40.
41.
42.
Zurück zum Zitat Kim YW, Park JT, Koh JH, Roh DK, Kim JH (2008) J Membr Sci 325:319–325CrossRef Kim YW, Park JT, Koh JH, Roh DK, Kim JH (2008) J Membr Sci 325:319–325CrossRef
43.
44.
46.
Zurück zum Zitat Ross GJ, Watts JF, Hill MP, Morrissey P (2000) Polymer 41:1685–1696CrossRef Ross GJ, Watts JF, Hill MP, Morrissey P (2000) Polymer 41:1685–1696CrossRef
47.
49.
Zurück zum Zitat Bottino A, Capannelli G, Monticelli O, Piaggio P (2000) J Membr Sci 166:23–39CrossRef Bottino A, Capannelli G, Monticelli O, Piaggio P (2000) J Membr Sci 166:23–39CrossRef
50.
Zurück zum Zitat Liu J, Shen X, Zhao Y, Chen L (2013) Ind Eng Chem Res 52:18392–18400CrossRef Liu J, Shen X, Zhao Y, Chen L (2013) Ind Eng Chem Res 52:18392–18400CrossRef
51.
Zurück zum Zitat Zhao Y, Bai J, Feng X, Chen L, Shen X, Liu M, Li J (2013) J Polym Res 20:32CrossRef Zhao Y, Bai J, Feng X, Chen L, Shen X, Liu M, Li J (2013) J Polym Res 20:32CrossRef
52.
Zurück zum Zitat Tan S, Li J, Gao G, Li H, Zhang Z (2012) J Mater Chem 22:18496–18504CrossRef Tan S, Li J, Gao G, Li H, Zhang Z (2012) J Mater Chem 22:18496–18504CrossRef
53.
Zurück zum Zitat Tan S, Hu X, Ding S, Zhang Z, Li H, Yang L (2013) J Mater Chem A 1:10353–10361CrossRef Tan S, Hu X, Ding S, Zhang Z, Li H, Yang L (2013) J Mater Chem A 1:10353–10361CrossRef
57.
Zurück zum Zitat Lu YY, Claude J, Zhang QM, Wang Q (2006) Macromolecules 39:6962–6968CrossRef Lu YY, Claude J, Zhang QM, Wang Q (2006) Macromolecules 39:6962–6968CrossRef
59.
Zurück zum Zitat Tang W, Zhu T, Zhou P, Zhao W, Wang Q, Feng G, Yuan H (2011) J Mater Sci 46:6656–6663CrossRef Tang W, Zhu T, Zhou P, Zhao W, Wang Q, Feng G, Yuan H (2011) J Mater Sci 46:6656–6663CrossRef
60.
Zurück zum Zitat Dong Z, Zhang Q, Yu C, Peng J, Ma J, Ju X, Zhai M (2013) Ionics 19:1587–1593CrossRef Dong Z, Zhang Q, Yu C, Peng J, Ma J, Ju X, Zhai M (2013) Ionics 19:1587–1593CrossRef
61.
Zurück zum Zitat He F, Luo B, Yuan S, Liang B, Choong C, Pehkoneni SO (2014) RSC Adv 4:105–117CrossRef He F, Luo B, Yuan S, Liang B, Choong C, Pehkoneni SO (2014) RSC Adv 4:105–117CrossRef
62.
64.
Zurück zum Zitat Zhang PY, Yang H, Xu ZL, Wei YM, Guo JL, Chen DG (2013) J Polym Res 20:66CrossRef Zhang PY, Yang H, Xu ZL, Wei YM, Guo JL, Chen DG (2013) J Polym Res 20:66CrossRef
65.
Zurück zum Zitat Glaub B, Steinmann W, Walter S, Beckers M, Gunnar S, Gries T, Roth G (2013) Materials 6:2642–2661CrossRef Glaub B, Steinmann W, Walter S, Beckers M, Gunnar S, Gries T, Roth G (2013) Materials 6:2642–2661CrossRef
66.
67.
68.
69.
Zurück zum Zitat Ma YL, Wainright JS, Litt MH, Savinell RF (2004) J Electrochem Soc 151:A8–A16CrossRef Ma YL, Wainright JS, Litt MH, Savinell RF (2004) J Electrochem Soc 151:A8–A16CrossRef
70.
Zurück zum Zitat Mecerreyes D, Grande H, Miguel O, Ochoteco E, Marcilla R, Cantero I (2004) Chem Mater 16:604–607CrossRef Mecerreyes D, Grande H, Miguel O, Ochoteco E, Marcilla R, Cantero I (2004) Chem Mater 16:604–607CrossRef
71.
Zurück zum Zitat Weber J, Kreuer KD, Maier J, Thomas A (2008) Adv Mater 20:2595–2598CrossRef Weber J, Kreuer KD, Maier J, Thomas A (2008) Adv Mater 20:2595–2598CrossRef
72.
Zurück zum Zitat Jheng LC, Hsu SLC, Tsai TY, Chang WJY (2014) J Mater Chem A 2:4225–4233CrossRef Jheng LC, Hsu SLC, Tsai TY, Chang WJY (2014) J Mater Chem A 2:4225–4233CrossRef
73.
Zurück zum Zitat Shen CH, Jheng LC, Hsu SLC, Wang JTW (2011) J Mater Chem A 21:15660–15665CrossRef Shen CH, Jheng LC, Hsu SLC, Wang JTW (2011) J Mater Chem A 21:15660–15665CrossRef
74.
Zurück zum Zitat Wang S, Zhao C, Ma W, Zhang G, Liu Z, Ni J, Li M, Zhang N, Na H (2012) J Membr Sci 411–412:54–63CrossRef Wang S, Zhao C, Ma W, Zhang G, Liu Z, Ni J, Li M, Zhang N, Na H (2012) J Membr Sci 411–412:54–63CrossRef
75.
Zurück zum Zitat Huang YJ, Ye YS, Yen YC, Tsai LD, Hwang BJ, Chang FC (2011) Int J Hydrog Energy 36:15333–15343CrossRef Huang YJ, Ye YS, Yen YC, Tsai LD, Hwang BJ, Chang FC (2011) Int J Hydrog Energy 36:15333–15343CrossRef
76.
Zurück zum Zitat Acar O, Sen U, Bozkurt A, Ata A (2009) Int J Hydrog Energy 34:2724–2730CrossRef Acar O, Sen U, Bozkurt A, Ata A (2009) Int J Hydrog Energy 34:2724–2730CrossRef
77.
78.
Zurück zum Zitat Sen U, Celik SU, Ata A, Bozkurt A (2008) Int J Hydrog Energy 33:2808–2815CrossRef Sen U, Celik SU, Ata A, Bozkurt A (2008) Int J Hydrog Energy 33:2808–2815CrossRef
Metadaten
Titel
Investigation of proton conductivity of PVDF based anhydrous proton exchange membranes (PEMs) obtained via a facile “Grafting Through” strategy
verfasst von
Deniz Sinirlioglu
Ali Ekrem Muftuoglu
Publikationsdatum
01.12.2015
Verlag
Springer Netherlands
Erschienen in
Journal of Polymer Research / Ausgabe 12/2015
Print ISSN: 1022-9760
Elektronische ISSN: 1572-8935
DOI
https://doi.org/10.1007/s10965-015-0868-2

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