?
Comparative studies of the proton conductivity behavior during hydration of sulfonated perfluorinated and hydrocarbon proton exchange membranes
С помощью импедансной спектроскопии было исследовано изменение протонной проводимости предварительно высушенных сульфированных, перфторированных и углеводородных (полинафтолеймидных) мембран с течением времени в процессе их гидратации. Для этой цели были использованы коммерческие перфторированные мембраны Nafion 212, Nafion 211, Gore 18 и синтезированные в данной работе углеводородные сополинафтоиленимидные мембраны (co-PNIS) с различными блоками гидрофобности (ODAS/MDAC и ODAS/MDOT). Было обнаружено, что стационарные значения протонной проводимости мембраны Gore 18 устанавливались быстрее во влажной атмосфере после ее высыхания, чем для других мембран, исследованных в данной работе. Эта мембрана также демонстрирует лучшие характеристики при циклическом изменении влажности от 35% до 75 % (сорбция) и от 75 % до 35 % (десорбция), что фактически имитирует начало работы PEMFC после его хранения в нормальных условиях. Было обнаружено, что мембраны типа Nafion обладают более универсальными характеристиками гидратации PEMFC во всем исследованном интервале значений влажности и демонстрируют стабильно высокие значения переноса протонов и кинетики восстановления протонной проводимости из сухого состояния. Однако самый высокий уровень протонной проводимости при относительной влажности > 75% демонстрируют мембраны co-PNIS, не содержащие фтора, что также связано с их более высокой степенью гидратации по сравнению с перфторированными аналогами. Более того, было обнаружено, что углеводородная мембрана co-PNIS (ODAS/MDOT) с большой разницей в степени гидрофобности между полимерными блоками характеризуется как более высокой протонной проводимостью, так и параметрами кинетики ее восстановления по сравнению с углеводородным аналогом co-PNIS (ODAS/MDAC). Обсуждается влияние гидрофобного блока на транспорт протонов в мембране co-PNIS.