Effects of polymer morphology on proton solvation and transport in proton-exchange membranes

Journal of Physical Chemistry C

Volumn 116, Issue 36, 2012, Pages 19104-19116

  Feng, Shulu ^a   Savage, John ^a   Voth, Gregory A ^a  

^a UNIVERSITY OF CHICAGO   (United States)

Author keywords

[No Author keywords available]

Indexed keywords

CLUSTER MODELS; CLUSTER-CHANNEL MODEL; CYLINDER MODEL; GEOMETRICAL SHAPES; HYDRATED PROTONS; HYDRATION LEVELS; KEY FACTORS; MORPHOLOGICAL MODEL; MORPHOLOGICAL STRUCTURES; POLYMER MORPHOLOGY; PROTON DIFFUSION RATES; PROTON SOLVATION; PROTON TRANSPORT; PROTON-EXCHANGE MEMBRANE; SULFONATE GROUPS; THREE MODELS; WATER LAYERS; WATER SPHERES;

CYLINDERS (SHAPES); HYDRATION; LAMELLAR STRUCTURES; MOLECULAR DYNAMICS; MORPHOLOGY; PLATINUM COMPOUNDS; SOLVATION;

PROTONS;

EID: 84866372225     PISSN: 19327447     EISSN: 19327455     Source Type: Journal    
DOI: 10.1021/jp304783z     Document Type: Article

References (101)

1. Giffin, G. A.; Piga, M.; Lavina, S.; Navarra, M. A.; D'Epifanio, A.; Scrosati, B.; Di Noto, V. J. Power Sources 2012, 198, 66-75
2. Yoonessi, M.; Heinz, H.; Dang, T. D.; Bai, Z. W. Polymer 2011, 52, 5615-5621
3. Buquet, C. L.; Hamonic, F.; Saiter, A.; Dargent, E.; Langevin, D.; Nguyen, Q. T. Thermochim. Acta 2010, 509, 18-23
4. Hongsirikarn, K.; Mo, X. H.; Goodwin, J. G.; Creager, S. J. Power Sources 2011, 196, 3060-3072
5. Kishi, A.; Inoue, M.; Umeda, M. J. Phys. Chem. C 2010, 114, 1110-1116
6. Krivobokov, I. M.; Gribov, E. N.; Okunev, A. G.; Spoto, G.; Parmon, V. N. Solid State Ionics 2010, 180, 1694-1701
7. Lu, J. L.; Lu, S. F.; Jiang, S. P. Chem. Commun. (Cambridge, U.K.) 2011, 47, 3216-3218
8. Matos, B. R.; Santiago, E. I.; Rey, J. F. Q.; Ferlauto, A. S.; Traversa, E.; Linardi, M.; Fonseca, F. C. J. Power Sources 2011, 196, 1061-1068
9. Molla, S.; Compan, V. J. Power Sources 2011, 196, 2699-2708
10. Silberstein, M. N.; Pillai, P. V.; Boyce, M. C. Polymer 2011, 52, 529-539
11. Sugawara, T.; Kawashima, N.; Murakami, T. N. J. Power Sources 2011, 196, 2615-2620
12. Vogel, C.; Komber, H.; Quetschke, A.; Butwilowski, W.; Pötschke, A.; Schlenstedt, K.; Meier-Haack, J. React. Funct. Polym. 2011, 71, 828-842
13. Zhao, Q. A.; Majsztrik, P.; Benziger, J. J. Phys. Chem. B 2011, 115, 2717-2727
14. Zhao, Y.; Jiang, Z.; Xiao, L.; Xu, T.; Wu, H. J. Power Sources 2011, 196, 6015-6021
15. Eikerling, M.; Paddison, S. J.; Zawodzinski, T. A., Jr. J. New Mater. Electrochem. Syst. 2002, 5, 1-9
16. Jang, S. S.; Molinero, V.; Cagin, T.; Goddard, W. A. J. Phys. Chem. B 2004, 108, 3149-3157
17. Paul, R.; Paddison, S. J. J. Phys. Chem. B 2004, 108, 13231-13241
18. Paddison, S. J.; Elliott, J. A. J. Phys. Chem. A 2005, 109, 7583-7593
19. Paul, R.; Paddison, S. J. J. Chem. Phys. 2005, 123, 224704
20. Petersen, M. K.; Wang, F.; Blake, N. P.; Metiu, H.; Voth, G. A. J. Phys. Chem. B 2005, 109, 3727-3730
21. Petersen, M. K.; Voth, G. A. J. Phys. Chem. B 2006, 110, 18594-18600
22. Devanathan, R.; Venkatnathan, A.; Dupuis, M. J. Phys. Chem. B 2007, 111, 8069-8079
23. Devanathan, R.; Venkatnathan, A.; Dupuis, M. J. Phys. Chem. B 2007, 111, 13006-13013
24. Glezakou, V.-A.; Dupuis, M.; Mundy, C. J. Phys. Chem. Chem. Phys. 2007, 9, 5752-5760
25. Venkatnathan, A.; Devanathan, R.; Dupuis, M. J. Phys. Chem. B 2007, 111, 7234-7244
26. Petersen, M. K.; Hatt, A. J.; Voth, G. A. J. Phys. Chem. B 2008, 112, 7754-7761
27. Cui, S.; Liu, J.; Selvan, M. E.; Paddison, S. J.; Keffer, D. J.; Edwards, B. J. J. Phys. Chem. B 2008, 112, 13273-13284
28. Hristov, I. H.; Paddison, S. J.; Paul, R. J. Phys. Chem. B 2008, 112, 2937-2949
29. Devanathan, R.; Venkatnathan, A.; Rousseau, R.; Dupuis, M.; Frigato, T.; Gu, W.; Helms, V. J. Phys. Chem. B 2010, 114, 13681-13690
30. Yana, J.; Nimmanpipug, P.; Chirachanchai, S.; Gosalawit, R.; Dokmaisrijan, S.; Vannarat, S.; Vilaithong, T.; Lee, V. S. Polymer 2010, 51, 4632-4638
31. Hofmann, D. W. M.; Kuleshova, L. N.; D'Aguanno, B. J. Power Sources 2010, 195, 7743-7750
32. Choe, Y. K.; Tsuchida, E.; Ikeshoji, T.; Ohira, A.; Kidena, K. J. Phys. Chem. B 2010, 114, 2411-2421
33. Fernandez-Carretero, F. J.; Suarez, K.; Solorza, O.; Riande, E.; Compan, V. J. New Mater. Electrochem. Syst. 2010, 13, 191-199
34. Ahadian, S.; Mizuseki, H.; Kawazoe, Y. J. Membr. Sci. 2011, 369, 339-349
35. Dorenbos, G.; Morohoshi, K. J. Chem. Phys. 2011, 134, 044133
36. Francia, C.; Ijeri, V. S.; Specchia, S.; Spinelli, P. J. Power Sources 2011, 196, 1833-1839
37. Ban, S.; Huang, C.; Yuan, X.-Z.; Wang, H. J. Phys. Chem. B 2011, 115, 11352-11358
38. Berning, T.; Odgaard, M.; Kaer, S. K. J. Power Sources 2011, 196, 6305-6317
39. Eikerling, M. H.; Berg, P. Soft Matter 2011, 7, 5976-5990
40. Habenicht, B. F.; Paddison, S. J. J. Phys. Chem. B 2011, 115, 10826-10835
41. Ilhan, M. A.; Spohr, E. J. Phys.: Condens. Matter 2011, 23, 234104
42. Keffer, D. J.; Selvan, M. E.; Calva-Munoz, E. J. Phys. Chem. B 2011, 115, 3052-3061
43. Ohkubo, T. O. T.; Kidena, K.; Takimoto, N.; Ohira, A. J. Mol. Model. 2011, 17, 739-755
44. Parsafar, G.; Abroshan, H.; Akbarzadeh, H.; Taherkhani, F. Mol. Phys. 2011, 109, 709-724
45. Sagarik, K.; Phonyiem, M.; Chaiwongwattana, S.; Lao-ngam, C. Phys. Chem. Chem. Phys. 2011, 13, 10923-10939
46. Sebastiani, D.; Luduena, G. A.; Kuhne, T. D. Chem. Mater. 2011, 23, 1424-1429
47. Selvan, M. E.; Keffer, D. J.; Cui, S. J. Phys. Chem. C 2011, 115, 18835-18846
48. Tavakoli, B.; Roshandel, R. Renewable Energy 2011, 36, 3319-3331
49. Zhang, Z.; Promislow, K.; Martin, J.; Wang, H.; Balcom, B. J. J. Power Sources 2011, 196, 8525-8530
50. Allahyarov, E.; Taylor, P. L.; Lowen, H. J. Phys.: Condens. Matter 2011, 23, 455102
51. Kim, Y. G.; Bae, Y. C. J. Polym. Sci., Part B: Polym. Phys. 2011, 49, 1455-1463
52. Ohkubo, T.; Iwadate, Y.; Kim, Y. S.; Henson, N.; Choe, Y. K. Theor. Chem. Acc. 2011, 130, 555-561
53. Yu, T. H.; Sha, Y.; Liu, W.-G.; Merinov, B. V.; Shirvanian, P.; Goddard, W. A. J. Am. Chem. Soc. 2011, 133, 19857-63
54. Feng, S.; Voth, G. A. J. Phys. Chem. B 2011, 115, 5903-5912
55. Feng, S.; Voth, G. A. J. Phys. Chem. B 2011, 115, 10570-10570
56. Elliott, J. A.; Wu, D.; Paddison, S. J.; Moore, R. B. Soft Matter 2011, 7, 6820-6827
57. Clark, J. K., II; Paddison, S. J.; Eikerling, M.; Dupuis, M.; Zawodzinski, T. A., Jr. J. Phys. Chem. A 2012, 116, 1801-1813
58. Spohr, E.; Commer, P.; Kornyshev, A. A. J. Phys. Chem. B 2002, 106, 10560-10569
59. Choe, Y.-K.; Tsuchida, E.; Ikeshoji, T.; Yamakawa, S.; Hyodo, S.-a. J. Phys. Chem. B 2008, 112, 11586-11594
60. Park, C. H.; Lee, C. H.; Sohn, J. Y.; Park, H. B.; Guiver, M. D.; Lee, Y. M. J. Phys. Chem. B 2010, 114, 12036-12045
61. Kong, C. S.; Kim, D. Y.; Lee, H. K.; Shul, Y. G.; Lee, T. H. J. Power Sources 2002, 108, 185-191
62. Nieh, M. P.; Guiver, M. D.; Kim, D. S.; Ding, J. F.; Norsten, T. Macromolecules 2008, 41, 6176-6182
63. Idupulapati, N.; Devanathan, R.; Dupuis, M. J. Phys. Chem. B 2011, 115, 2959-2969
64. Abroshan, H.; Akbarzadeh, H.; Taherkhani, F.; Parsafar, G. Mol. Phys. 2010, 108, 3393-3404
65. Mahajan, C. V.; Ganesan, V. J. Phys. Chem. B 2010, 114, 8357-8366
66. Mahajan, C. V.; Ganesan, V. J. Phys. Chem. B 2010, 114, 8367-8373
67. Lins, R. D.; Devanathan, R.; Dupuis, M. J. Phys. Chem. B 2011, 115, 1817-1824
68. Liu, J. W.; Suraweera, N.; Keffer, D. J.; Cui, S. T.; Paddison, S. J. J. Phys. Chem. C 2010, 114, 11279-11292
69. Wu, D. S.; Paddison, S. J.; Elliott, J. A.; Hamrock, S. J. Langmuir 2010, 26, 14308-14315
70. Knox, C. K.; Voth, G. A. J. Phys. Chem. B 2010, 114, 3205-3218
71. Karo, J.; Aabloo, A.; Thomas, J. O.; Brandell, D. J. Phys. Chem. B 2010, 114, 6056-6064
72. Brandell, D.; Karo, J.; Thomas, J. O. J. Power Sources 2010, 195, 5962-5965
73. Wu, D. S.; Paddison, S. J.; Elliott, J. A. Macromolecules 2009, 42, 3358-3367
74. Sawada, S.; Yamaki, T.; Ozawa, T.; Suzuki, A.; Terai, T.; Maekawa, Y. Kobunshi Ronbunshu 2010, 67, 224-227
75. Komarov, P. V.; Veselov, I. N.; Chu, P. P.; Khalatur, P. G.; Khokhlov, A. R. Chem. Phys. Lett. 2010, 487, 291-296
76. Komarov, P. V.; Veselov, I. N.; Chu, P. P.; Khalatur, P. G. Soft Matter 2010, 6, 3939-3956
77. Dorenbos, G.; Morohoshi, K. Energy Environ. Sci. 2010, 3, 1326-1338
78. Komarov, P. V.; Veselov, I. N.; Khalatur, P. G. Polym. Sci., Ser. A 2010, 52, 191-208
79. Abroshan, H.; Akbarzadeh, H.; Taherkhani, F.; Parsafar, G. Mol. Phys. 2011, 109, 709-724
80. Allahyarov, E.; Taylor, P. L.; Lowen, H. Phys. Rev. E 2010, 81, 031805
81. Allahyarov, E.; Taylor, P. L. J. Polym. Sci., Part B: Polym. Phys. 2011, 49, 368-376
82. Paik, Y.; Chae, S. A.; Han, O. H.; Hwang, S. Y.; Ha, H. Y. Polymer 2009, 50, 2664-2673
83. Marschall, R.; Tolle, P.; Cavalcanti, W. L.; Wilhelm, M.; Kohler, C.; Frauenheim, T.; Wark, M. J. Phys. Chem. C 2009, 113, 19218-19227
84. Kinjo, T.; Murayama, Y.; Imai, K.; Munekata, T.; Hyodo, S. Kobunshi Ronbunshu 2010, 67, 187-191
85. Jorn, R.; Voth, G. A. J. Phys. Chem. C 2012, 116, 10476-10486
86. Mauritz, K. A.; Moore, R. B. Chem. Rev. (Washington, DC, U.S.) 2004, 104, 4535-4585
87. Bass, M.; Berman, A.; Singh, A.; Konovalov, O.; Freger, V. J. Phys. Chem. B 2010, 114, 3784-3790
88. Hsu, W. Y.; Gierke, T. D. J. Membr. Sci. 1983, 13, 307-326
89. Schmidt-Rohr, K.; Chen, Q. Nat. Mater. 2008, 7, 75-83
90. Rollet, A. L.; Gebel, G.; Simonin, J. P.; Turq, P. J. Polym. Sci., Part B: Polym. Phys. 2001, 39, 548-558
91. Gebel, G.; Moore, R. B. Macromolecules 2000, 33, 4850-4855
92. Haubold, H. G.; Vad, T.; Jungbluth, H.; Hiller, P. Electrochim. Acta 2001, 46, 1559-1563
93. Krivandin, A. V.; Solov'eva, A. B.; Glagolev, N. N.; Shatalova, O. V.; Kotova, S. L. Polymer 2003, 44, 5789-5796
94. Kreuer, K. D. J. Membr. Sci. 2001, 185, 29-39
95. Kim, M. H.; Glinka, C. J.; Grot, S. A.; Grot, W. G. Macromolecules 2006, 39, 4775-4787
96. Wang, F.; Voth, G. A. J. Chem. Phys. 2005, 122, 144105
97. Wu, Y. J.; Chen, H. N.; Wang, F.; Paesani, F.; Voth, G. A. J. Phys. Chem. B 2008, 112, 467-482
98. Wu, Y. J.; Tepper, H. L.; Voth, G. A. J. Chem. Phys. 2006, 124, 024503
99. Bucknall, D. G.; Butler, S. A.; Higgins, J. S. Macromolecules 1999, 32, 5453-5456
100. Levitt, D. G. Biophys. J. 1991, 59, 278-288
101. Levitt, D. G. Biophys. J. 1991, 59, 271-277