On the relationship between polymer electrolyte structure and hydrated morphology of perfluorosulfonic acid membranes

Journal of Physical Chemistry C

Volumn 114, Issue 25, 2010, Pages 11279-11292

  Liu, Junwu ^a   Suraweera, Nethika ^a   Keffer, David J ^a   Cui, Shengting ^a   Paddison, Stephen J ^a  

^a University of Tennessee Knoxville   (United States)

Author keywords

[No Author keywords available]

Indexed keywords

DIFFUSIVITIES; EQUIVALENT WEIGHT; HYDRATED MEMBRANES; MEMBRANE MORPHOLOGY; MOLECULAR DYNAMICS SIMULATIONS; NANOSCALE MORPHOLOGY; PERFLUOROSULFONIC ACID; PERFLUOROSULFONIC ACID MEMBRANES; POLYMER ELECTROLYTE; SHORT SIDE CHAINS; SIDE CHAIN LENGTHS; SIDE CHAINS; STRUCTURAL FEATURE; SULFONATE GROUPS; SULFONIC ACID GROUPS; WATER DIFFUSIVITY; WATER MOBILITY; WATER MOLECULE; WATER-WATER;

ACIDS; DIFFUSION IN LIQUIDS; HYDRATES; HYDRATION; IONOMERS; MOLECULAR DYNAMICS; MORPHOLOGY; POLYELECTROLYTES;

WATER CONTENT;

EID: 77954055389     PISSN: 19327447     EISSN: 19327455     Source Type: Journal    
DOI: 10.1021/jp911972e     Document Type: Article

References (87)

1. Mauritz, K. A.; Moore, R. B. Chem. Rev. 2004, 104, 4535
2. Hamrock, S. J.; Yandrasits, M. A. J. Macromol. Sci. C: Polym. Rev. 2006, 46, 219
3. Schuster, M. F. H.; Meyer, W. H. Annu. Rev. Mater. Res. 2003, 33, 233
4. Hickner, M. A.; Pivovar, B. S. Fuel Cells (Weinheim, Germany) 2005, 5, 213
5. Kreuer, K.-D.; Paddison, S. J.; Spohr, E.; Schuster, M. Chem. Rev. 2004, 104, 4637
6. Falk, M. Can. J. Chem. 1980, 58, 1495
7. Eisenberg, A. Macromolecules 1970, 3, 147
8. Duplessix, R.; Escoubes, M.; Rodmacq, B.; Volino, F.; Roche, E.; Eisenberg, A.; Pineri, M. In Water in Polymers; Rowland, S. P., Ed.; American Chemical Society: Washington, DC, 1980.
9. Rodmacq, B.; Coey, J. M.; Escoubes, M.; Roche, E.; Duplessix, R.; Eisenberg, A.; Pineri, M. In Water in Polymers; Rowland, S. P., Ed.; American Chemical Society: Washington, DC, 1980.
10. Gierke, T. D.; Munn, G. E.; Wilson, F. C. J. Polym. Sci., Part B: Polym. Phys. 1981, 19, 1687
11. Hsu, W. Y.; Gierke, T. D. J. Membr. Sci. 1983, 13, 307
12. Yeager, H. L.; Steck, A. J. Electrochem. Soc. 1981, 128, 1880
13. Verbrugge, M. W.; Hill, R. F. J. Electrochem. Soc. 1990, 137, 886
14. Gebel, G. Polymer 2000, 41, 5829
15. James, P. J.; Elliott, J. A.; McMaster, T. J.; Newton, J. M.; Elliott, A. M. S.; Hanna, S.; Miles, M. J. J. Mater. Sci. 2000, 35, 5111
16. Kreuer, K. D. J. Membr. Sci. 2001, 185, 29
17. Haubold, H. G.; Vad, T.; Jungbluth, H.; Hiller, P. Electrochim. Acta 2001, 46, 1559
18. Rollet, A. L.; Gebel, G.; Simonin, J. P.; Turq, P. J. Polym. Sci., Part B: Polym. Phys. 2001, 39, 548
19. Young, S. K.; Trevino, S. F.; Tan, N. C. B. J. Polym. Sci., Part B: Polym. Phys. 2002, 40, 387
20. Fujimura, M.; Hashimoto, T.; Kawai, H. Macromolecules 1981, 14, 1309
21. Fujimura, M.; Hashimoto, T.; Kawai, H. Macromolecules 1982, 15, 136
22. Roche, E. J.; Pineri, M.; Duplessix, R.; Levelut, A. M. J. Polym. Sci., Part B: Polym. Phys. 1981, 19, 1
23. Heaney, M. D.; Pellegrino, J. J. Membr. Sci. 1989, 47, 143
24. Lehmani, A.; Durand-Vidal, S.; Turq, P. J. Appl. Polym. Sci. 1998, 68, 503
25. Porat, Z.; Fryer, J. R.; Huxham, M.; Rubinstein, I. J. Phys. Chem. 1995, 99, 4667
26. Eikerling, M.; Kornyshev, A. A.; Stimming, U. J. Phys. Chem. B 1997, 101, 10807
27. Datye, V. K.; Taylor, P. L.; Hopfinger, A. J. Macromolecules 1984, 17, 1704
28. Mauritz, K. A.; Hora, C. J.; Hopfinger, A. J. In Ions in Polymers; Eisenberg, A., Ed.; American Chemical Society: Washington, DC, 1980.
29. Mauritz, K. A.; Rogers, C. E. Macromolecules 1985, 18, 483
30. Dreyfus, B. Macromolecules 1985, 18, 284
31. Elliott, J. A.; Hanna, S.; Elliott, A. M. S.; Cooley, G. E. Macromolecules 2000, 33, 4161
32. Tovbin, Y. K. Zh. Fiz. Khim. 1998, 72, 55
33. Tovbin, Y. K.; Vasyatkin, N. F. Colloids Surf., A 1999, 158, 385
34. Eisman, G. A. J. Power Sources 1990, 29, 389
35. Ghielmi, A.; Vaccarono, P.; Troglia, C. J. Power Sources 2005, 145, 108
36. Halim, J.; Buchi, F. N.; Haas, O.; Stamm, M.; Scherer, G. G. Electrochim. Acta 1994, 39, 1303
37. Gebel, G.; Moore, R. B. Macromolecules 2000, 33, 4850
38. Edmondson, C. A.; Stallworth, P. E.; Chapman, M. E.; Fontanella, J. J.; Wintersgill, M. C.; Chung, S. H.; Greenbaum, S. G. Solid State Ionics 2000, 135, 419
39. Prater, K. J. Power Sources 1990, 29, 239
40. Brandel, D.; Karo, J.; Liivat, A.; Thomas, J. O. J. Mol. Model. 2007, 13, 1039
41. Yoshitake, M.; Watakabe, A. Adv. Polym. Sci. 2008, 215, 127
42. Cui, S.; Liu, J.; Selvan, M. E.; Paddison, S. J.; Keffer, D. J.; Edwards, B. J. J. Phys. Chem. B 2008, 112, 13273
43. Hristov, I. H.; Paddison, S. J.; Paul, R. J. Phys. Chem. B 2008, 112, 2937
44. Paddison, S. J. Top. Appl. Phys. 2009, 113, 385
45. Xu, H.; Kunz, H. R.; Bonville, L. J.; Fenton, J. M. J. Electrochem. Soc. 2007, 154, B271
46. Jalani, N. H.; Datta, R. J. Membr. Sci. 2005, 264, 167
47. Paddison, S. J.; Elliott, J. A. J. Phys. Chem. A 2005, 109, 7583
48. Jang, S. S.; Molinero, V.; Cagin, T.; Goddard, W. A. J. Phys. Chem. B 2004, 108, 3149
49. Cui, S. T.; Liu, J.; Esai Selvan, M.; Keffer, D. J.; Edwards, B. J.; Steele, W. V. J. Phys. Chem. B 2007, 111, 2208
50. Vishnyakov, A.; Neimark, A. V. J. Phys. Chem. B 2000, 104, 4471
51. Urata, S.; Irisawa, J.; Takada, A.; Shinoda, W.; Tsuzuki, S.; Mikami, M. J. Phys. Chem. B 2005, 109, 4269
52. Eigen, M. Angew. Chem. 1963, 75, 489
53. Petersen, M. K.; Voth, G. A. J. Phys. Chem. B 2006, 110, 18594
54. Devanathan, R.; Venkatnathan, A.; Dupuis, M. J. Phys. Chem. B 2007, 111, 8069
55. Devanathan, R.; Venkatnathan, A.; Dupuis, M. J. Phys. Chem. B 2007, 111, 13006
56. Zawodzinski, T. A.; Derouin, C.; Radzinski, S.; Sherman, R. J.; Smith, V. T.; Springer, T. E.; Gottesfeld, S. J. Electrochem. Soc. 1993, 140, 1041
57. Curtin, D. E.; Lousenberg, R. D.; Henry, T. J.; Tangeman, P. C.; Tisack, M. E. J. Power Sources 2004, 131, 41
58. Selvan, M. E.; Liu, J.; Keffer, D. J.; Cui, S.; Edwards, B. J.; Steele, W. V. J. Phys. Chem. C 2008, 112, 1975
59. Liu, J.; Selvan, M. E.; Cui, S.; Edwards, B. J.; Keffer, D. J.; Steele, W. V. J. Phys. Chem. C 2008, 112, 1985
60. Elliott, J. A.; Hanna, S.; Elliott, A. M. S.; Cooley, G. E. Phys. Chem. Chem. Phys. 1999, 1, 4855
61. Vishnyakov, A.; Neimark, A. V. J. Phys. Chem. B 2001, 105, 7830
62. Rivin, D.; Meermeier, G.; Schneider, N. S.; Vishnyakov, A.; Neimark, A. V. J. Phys. Chem. B 2004, 8900
63. Cui, S. T.; Siepmann, J. I.; Cochran, H. D.; Cummings, P. T. Fluid Phase Equilib. 1998, 146, 51
64. Li, H.-C.; McCabe, C.; Cui, S. T.; Cummings, P. T.; Cochran, H. D. Mol. Phys. 2003, 101, 2157
65. Gejji, S. P.; Hermansson, K.; Lindgren, J. J. Phys. Chem. 1993, 97, 3712
66. Cornell, W. D.; Cieplak, P.; Bayly, C. I.; Gould, I. R.; Merz, K. M.; Ferguson, D. M.; Spellmeyer, D. C.; Fox, T.; Caldwell, J. W.; Kollman, P. A. J. Am. Chem. Soc. 1995, 117, 5179
67. Vishnyakov, A.; Neimark, A. V. J. Phys. Chem. B 2001, 105, 9586
68. Jorgensen, W. L.; Chandrasekhar, J.; Madura, J. D.; Impey, R. W.; Klein, M. L. J. Chem. Phys. 1983, 79, 926
69. Price, D. J.; Brooks, C. L. J. Chem. Phys. 2004, 121, 10096
70. Hummer, G.; Soumpasis, D. M.; Neumann, M. Mol. Phys. 1992, 77, 769
71. Cui, S. T.; Harris, J. G. Chem. Eng. Sci. 1994, 49, 2749
72. Weber, A. Z.; Newman, J. J. Electrochem. Soc. 2004, 151, A311
73. Morris, D. R.; Sun, X. J. Appl. Polym. Sci. 1993, 50, 1445
74. Tuckerman, M.; Berne, B. J.; Martyna, G. J. J. Chem. Phys. 1992, 97, 1990
75. Nosé, S. Mol. Phys. 1984, 52, 255
76. Nosé, S. J. Chem. Phys. 1984, 81, 511
77. Hoover, W. G. Phys. Rev. A 1985, 31, 1695
78. Morrone, J. A.; Haslinger, K. E.; Tuckerman, M. E. J. Phys. Chem. B 2006, 110, 3712
79. Schmidt-Rohr, K.; Chen, Q. Nat. Mater. 2008, 7, 75
80. Frost, H.; Duren, T.; Snurr, R. Q. J. Phys. Chem. B 2006, 110, 9565
81. Paddison, S. J.; Paul, R.; Zawodzinski, T. A. J. Electrochem. Soc. 2000, 147, 617
82. Paddison, S. J.; Paul, R.; Zawodzinski, T. A. J. Chem. Phys. 2001, 115, 7753
83. Paul, R.; Paddison, S. J. J. Chem. Phys. 2001, 115, 7762
84. Paddison, S. J.; Paul, R.; Kreuer, K.-D. Phys. Chem. Chem. Phys. 2002, 4, 1151
85. Zawodzinski, T. A.; Springer, T. A.; Davey, J.; Jestel, R.; Lopez, C.; Valerio, J.; Shimshon, G. J. Electrochem. Soc. 1993, 140, 1981
86. Kreuer, K. D.; Schuster, M.; Obliers, B.; Diat, O.; Traub, U.; Fuchs, A.; Klock, U.; Paddison, S. J.; Maier, J. J. Power Sources 2008, 178, 499
87. Mark, F.; Mathias, M. F.; Makharia, R.; Gasteiger, H. A.; Conley, J. J.; Fuller, T. J.; Gittleman, C. J.; Kocha, S. S.; Miller, D. P.; Mittelsteadt, C. K.; Xie, T.; Yan, S. G.; Yu, P. T. Interface 2005, 14, 24