Resonance stabilized perfluorinated ionomers for alkaline membrane fuel cells

Macromolecules

Volumn 46, Issue 19, 2013, Pages 7826-7833

  Kim, Dae Sik ^a,d   Fujimoto, Cy H ^b   Hibbs, Michael R ^b   Labouriau, Andrea ^a   Choe, Yoong Kee ^c   Kim, Yu Seung ^a  

^a LOS ALAMOS NATIONAL LABORATORY   (United States)

^b SANDIA NATIONAL LABORATORIES   (United States)

^c NATIONAL INSTITUTE OF ADVANCED INDUSTRIAL SCIENCE AND TECHNOLOGY AIST   (Japan)

^d Seoul 05551   (South Korea)

Author keywords

[No Author keywords available]

Indexed keywords

ALKALINE MEMBRANE FUEL CELLS; CHARGE DELOCALIZATION; ELECTROCHEMICAL REACTIONS; INDUSTRIAL STANDARDS; MAXIMUM POWER DENSITY; PERFLUORINATED IONOMER; PERFLUOROSULFONIC ACID; RESONANCE STRUCTURE;

DEGRADATION; GAS FUEL PURIFICATION; POSITIVE IONS; PROTON EXCHANGE MEMBRANE FUEL CELLS (PEMFC); RESONANCE;

IONOMERS;

EID: 84885226067     PISSN: 00249297     EISSN: 15205835     Source Type: Journal    
DOI: 10.1021/ma401568f     Document Type: Article

References (59)

1. Perry, M. L.; Fuller, T. F. J. Electrochem. Soc. 2002, 149, S59-S67
2. Raistrick, I. D. In Diaphragms, Separators, and Ion Exchange Membranes, Van Zee, J. W.; White, R. E.; Kinoshita, K.,; Burney, H. S., Eds.; The Electrochemical Society: Pennington, NJ, 1986; p 172.
3. Wilson, M. S.; Gottesfeld, S. J. Electrochem. Soc. 1992, 139, L28-L30
4. Wilson, M. S.; Gottesfeld, S. J. Appl. Electrochem. 1992, 22, 1-7
5. Meng, H.; Shen, P. K. Electrochem. Commun. 2006, 8, 588-594
6. Gong, K. P.; Du, F.; Xia, Z. H.; Durstock, M.; Dai, L. M. Science 2009, 323, 760-764
7. Li, Y.; Zhou, W.; Wang, H.; Xie, L.; Liang, Y.; Wei, F.; Idrobo, J.-C.; Pennycook, S. J.; Dai, H. Nature Nanotechnol. 2012, 7, 394-400
8. Varcoe, J. R.; Slade, R. C. T.; Yee, E. L. H. Chem. Commun. 2006, 13, 1428-1429
9. Varcoe, J. R.; Slade, R. C. T.; Yee, E. L. H.; Poynton, S. D.; Driscoll, D. J.; Apperley, D. C. Chem. Mater. 2007, 19, 2686-2693
10. Pan, J.; Lu, S. F.; Li, Y.; Huang, A. B.; Zhuang, L.; Lu, J. T. Adv. Funct. Mater. 2010, 20, 312-319
11. Steinbach, A. Presented at the US DOE 2013 Annual Merit Review and Peer Evaluation Meeting, May 13-17, 2013, Washington, DC, 2013.
12. Piana, M.; Boccia, M.; Filpi, A.; Flammia, E.; Miller, H. A.; Orsini, M.; Salusti, F.; Santiccioli, S.; Ciardelli, F.; Pucci, A. J. Power Sources 2010, 195, 5875-5881
13. Easton, E. B.; Astill, T. D.; Holdcroft, S. J. Electrochem. Soc. 2005, 152, A752-A758
14. Ramani, V.; Swier, S.; Shaw, M. T.; Weiss, R. A.; Kunz, H. R.; Fenton, J. M. J. Electrochem. Soc. 2008, 155, B532-B537
15. Nakajima, T.; Tamaki, T.; Ohashi, H.; Yamaguchi, T. J. Phys. Chem. C 2012, 116, 1422-1428
16. Ugo, P.; Bertoncello, P.; Vezza, F. Electrochim. Acta 2004, 49, 3785-3793
17. Matsui, K.; Kikuchi, Y.; Hiyama, T.; Tobita, E.; Kondo, K.; Akimoto, A.; Seita, T.; Watanabe, H.; US Patent 4,659,744, 1987.
18. Matsui, K.; Tobita, E.; Sugimoto, K.; Kondo, K.; Seita, T.; Akimoto, A. J. Appl. Polym. Sci. 1986, 32, 4137-4143
19. Kong, X.; Wadhwa, K.; Verkade, J. G.; Schmidt-Rohr, K. Macromolecules 2009, 42, 1659-1664
20. Jung, M. S. J.; Arges, C. G.; Ramani, V. J. Mater. Chem. 2011, 21, 6158-6160
21. Salerno, H. L. S.; Beyer, F. L.; Elabd, Y. A. J. Polym. Sci., Part B: Polym. Phys. 2012, 50, 552-562
22. Salerno, H. L. S.; Elabd, Y. A. J. Appl. Polym. Sci. 2013, 1, 298-307
23. Unlu, M.; Abbott, D.; Pamaswamy, N.; Ren, X.; Mukerjee, S.; Kohl, P. A. J. Electrochem. Soc. 2011, 158, B1423-B1431
24. Kim, Y. S. Presented at the U.S. DOE Hydrogen Program and Vehicle Technologies Program Annual Merit Review and Peer Evaluation Meeting, May 9-13, 2011, Washington, DC, 2011.
25. Konopka, D.; Johnson, M. A.; Errico, M.; Bahrami, P.; Hays, C. C. Electrochem. Solid State Lett. 2012, 15, B17-B19
26. Kim, Y. S.; Fujimoto, C.; Hibbs, M.; Choe, Y.-K.; Kim, D.-S.; Chung, H.; Yim, S.-D. Presented at the 224th ECS Meeting, Oct. 27-Nov. 1, 2013, San Francisco, CA, 2013.
27. Wang, J.; Li, S.; Zhang, S. Macromolecules 2010, 43, 3890-3896
28. Lin, X.; Wu, Liang; Liu, Yanbo; Ong, A. L.; Poynton, S. D.; Varcoe, J. R.; Xu, T. J. Power Sources 2012, 217, 373-380
29. Zhang, W.; Li, S.; Zhang, S. Chem. Commun. 2010, 46, 7495-7497
30. Qu, C.; Zhang, H. M.; Zhang, F. X.; Liu, B. J. Mater. Chem. 2012, 22, 8230-8207
31. Kim, D. S.; Kim, Y. S. ECS Trans. 2010, 33, 1867-1874
32. Kim, D. S.; Labouriau, A.; Guiver, M. D.; Kim, Y. S. Chem. Mater. 2011, 23, 3795-3797
33. Frisch, M. J.; Trucks, G. W.; Schlegel, H. B.; Scuseria, G. E.; Robb, M. A.; Cheeseman, J. R.; Scalmani, G.; Barone, V.; Mennucci, B.; Petersson, G. A.; Nakatsuji, H.; Caricato, M.; Li, X.; Hratchian, H. P.; Izmaylov, A. F.; Bloino, J.; Zheng, G.; Sonnenberg, J. L.; Hada, M.; Ehara, M.; Toyota, K.; Fukuda, R.; Hasegawa, J.; Ishida, M.; Nakajima, T.; Honda, Y.; Kitao, O.; Nakai, H.; Vreven, T.; Montgomery, J. A., Jr.; Peralta, J. E.; Ogliaro, F.; Bearpark, M.; Heyd, J. J.; Brothers, E.; Kudin, K. N.; Staroverov, V. N.; Kobayashi, R.; Normand, J.; Raghavachari, K.; Rendell, A.; Burant, J. C.; Iyengar, S. S.; Tomasi, J.; Cossi, M.; Rega, N.; Millam, J. M.; Klene, M.; Knox, J. E.; Cross, J. B.; Bakken, V.; Adamo, C.; Jaramillo, J.; Gomperts, R.; Stratmann, R. E.; Yazyev, O.; Austin, A. J.; Cammi, R.; Pomelli, C.; Ochterski, J. W.; Martin, R. L.; Morokuma, K.; Zakrzewski, V. G.; Voth, G. A.; Salvador, P.; Dannenberg, J. J.; Dapprich, S.; Daniels, A. D.; Farkas, Ö.; Foresman, J. B.; Ortiz, J. V.; Cioslowski, J.; Fox, D. J. Gaussian 09, revision A.1; Gaussian, Inc.: Wallingford, CT, 2009.
34. Chai, J.-D.; Head-Gordon, M. Phys. Chem. Chem. Phys. 2008, 10, 6615-6620
35. Hehre, W. J.; Ditchfie, R.; Pople, J. A. J. Chem. Phys. 1972, 56, 2257-2261
36. Tomasi, J.; Mennucci, B.; Cammi, R. Chem. Rev. 2005, 105, 2999-3093
37. Hibbs, M. R.; Fujimoto, C. H.; Cornelius, C. J. Macromolecules 2009, 42, 8316-8321
38. Fujimoto, C. H.; Kim, D. S.; Hibbs, M.; Wrobleski, D.; Kim, Y. S. J. Membr. Sci. 2012, 423, 438-449
39. Zingaro, R. A. J. Am. Chem. Soc. 1954, 76, 814-816
40. Bellamy, L. J. The Infrared Spectra of Complex Molecules: Chapman & Hall: London and New York, 1980.
41. Huczynski, A.; Janczak, J.; Stefanska, J.; Rutkowski, J.; Brzezinski, B. J. Mol. Struct. 2010, 977, 51-55
42. Anderson, M. L.; Hammer, R. N. J. Chem. Eng. Data 1967, 12, 442-447
43. Brzezinski, B.; Radziejewski, R.; Zundel, G. J. Chem. Soc., Faraday Trans. 1995, 91, 3141-3146
44. Gierczyk, B.; Schroeder, G.; Przybylski, P.; Brzezinski, B. J. Mol. Struct. 2006, 794, 230-236
45. Zhao, G. X.; Chen, B. J.; Qian, S. A. J. Anal. Appl. Pyrolysis 1992, 23, 87-97
46. Miyake, M.; Yamada, K.; Oyama, N. Langmuir 2008, 24, 8527-8532
47. Pereira, F. S.; DeAzevedo, E. R.; Silva, E. F.; Bonagamba, T. J.; Agostini, D. L. D.; Magalhaes, A.; Job, A. E.; Gonzalez, E. R. P. Tetrahedron 2008, 64, 10097-10106
48. Colthup, N. B.; Daly, L. H.; Wiberley, S. E. Introduction to Infrared and Raman Spectroscopy; Academic Press, Inc.: New York, San Francisco, CA, and London, 1975
49. Schwesinger, R.; Link, R.; Wenzi, P.; Kossek, S.; Keller, M. Chem.-Eur. J. 2006, 12, 429-437
50. Thomas, O. D.; Soo, K. J. W. Y.; Peckham, T. J.; Kulkarni, M. P.; Holdcroft, S. J. Am. Chem. Soc. 2012, 134, 10753-10756
51. Qu, C.; Zhang, H. M.; Zhang, F. X.; Liu, B. J. Mater. Chem. 2012, 22, 8203-8207
52. Pereira, F. S.; DeAzevedo, E. R.; Silva, E. F.; Bonagamba, T. J.; Agostini, D. L. D.; Magalhaes, A.; Job, A. E.; Gonzalez, E. R. P. Tetrahedron 2008, 64, 10097-10106
53. Kim, Y. S.; Pivovar, B. S. Annu. Rev. Chem. Biomol. Eng. 2010, 1, 123-148
54. Kim, Y. S.; Kim, D. S.; Guiver, M. D.; Pivovar, B. S. J. Membr. Sci. 2011, 374, 49-58
55. Choe, Y.-K.; Henson, N.; Kim, Y. S. Presented at the Advances in Materials for Proton Exchange Membrane Fuel Cells Systems, ACS Polymer Division Specialized Workshop, Feb. 17-20, 2013, Asilomar Conference Grounds, Pacific Grove, CA, 2013.
56. Wang, Y.-J.; Qiao, J.; Baker, R.; Zhang, J. Chem. Soc. Rev. 2013, 42, 5768-5787
57. Pivovar, B. S.; Kim, Y. S. J. Electrochem. Soc. 2007, 154, B739-B744
58. Kim, Y. S.; Pivovar, B. S. J. Electrochem. Soc. 2010, 157, B1602-B1607
59. Kim, Y. S.; Pivovar, B. S. J. Electrochem. Soc. 2010, 157, B1616-B1623