Anhydrous phosphoric acid functionalized sintered mesoporous silica nanocomposite proton exchange membranes for fuel cells

ACS Applied Materials and Interfaces

Volumn 5, Issue 21, 2013, Pages 11240-11248

  Zeng, Jie ^a   He, Beibei ^a   Lamb, Krystina ^b   De Marco, Roland ^b   Shen, Pei Kang ^c   Jiang, San Ping ^a  

^a CURTIN UNIVERSITY   (Australia)

^b UNIVERSITY OF THE SUNSHINE COAST   (Australia)

^c SUN YAT SEN UNIVERSITY   (China)

Author keywords

fuel cells; high temperature proton exchange membrane; phosphoric acid; sintered mesoporous silica

Indexed keywords

ELEVATED TEMPERATURE; FUEL CELL PERFORMANCE; HIGH-TEMPERATURE PROTON EXCHANGE MEMBRANES; MESOPOROUS SILICA; ORDERED MESOPOROUS STRUCTURES; ORDERS OF MAGNITUDE; PEAK POWER DENSITIES; PROTON EXCHANGE MEMBRANES;

FUEL CELLS; MEMBRANES; PHOSPHORIC ACID; POROUS MATERIALS; PROTON CONDUCTIVITY; SILICA; SINTERING;

PROTON EXCHANGE MEMBRANE FUEL CELLS (PEMFC);

EID: 84887590856     PISSN: 19448244     EISSN: 19448252     Source Type: Journal    
DOI: 10.1021/am403479t     Document Type: Article

References (70)

1. Devanathan, R. Energy Environ. Sci. 2008, 1, 101
2. Srinivasan, S.; Mosdale, R.; Stevens, P.; Yang, C. Annu. Rev. Energy Environ. 1999, 24, 281
3. Wang, Y.; Chen, K. S.; Mishler, J.; Cho, S. C.; Adroher, X. C. Appl. Energy 2011, 88, 981
4. Samms, S. R.; Wasmus, S.; Savinell, R. F. J. Electrochem. Soc. 1996, 143, 1498
5. Saito, M.; Arimura, N.; Hayamizu, K.; Okada, T. J. Phys. Chem. B 2004, 108, 16064
6. Jiang, S. P.; Tang, H. L. Colloids Surf., A 2012, 407, 49
7. Fuller, T. F.; Newman, J. J. Electrochem. Soc. 1992, 139, 1332
8. Arico, A. S.; Srinivasan, S.; Antonucci, V. Fuel Cells 2001, 1, 133
9. Li, Q. F.; He, R. H.; Jensen, J. O.; Bjerrum, N. J. Chem. Mater. 2003, 15, 4896
10. Thompson, E. L.; Capehart, T. W.; Fuller, T. J.; Jorne, J. J. Electrochem. Soc. 2006, 153, A2351
11. Zhang, J. L.; Xie, Z.; Zhang, J. J.; Tanga, Y. H.; Song, C. J.; Navessin, T.; Shi, Z. Q.; Song, D. T.; Wang, H. J.; Wilkinson, D. P.; Liu, Z. S.; Holdcroft, S. J. Power Sources 2006, 160, 872
12. Li, Q. F.; He, R. H.; Gao, J. A.; Jensen, J. O.; Bjerrum, N. J. J. Electrochem. Soc. 2003, 150, A1599
13. Gillespie, R. J.; Robinson, E. A. In Nonaqueous Solvent Systems; Waddington, T.C., Ed.; Academic Press: New York, 1965.
14. Donoso, P.; Gorecki, W.; Berthier, C.; Defendini, F.; Poinsignon, C.; Armand, M. B. Solid State Ionics 1988, 28-30, 969
15. Petty-Weeks, S.; Zupancic, J. J.; Swedo, J. R. Solid State Ionics 1988, 31, 117
16. Rodriguez, D.; Jegat, C.; Trinquet, O.; Grondin, J.; Lassegues, J. C. Solid State Ionics 1993, 61, 195
17. Tanaka, R.; Yamamoto, H.; Shono, A.; Kubo, K.; Sakurai, M. Electrochim. Acta 2000, 45, 1385
18. Grondin, J.; Rodriguez, D.; Lassues, J. C. Solid State Ionics 1995, 77, 70
19. Savinell, R.; Yeager, E.; Tryk, D.; Landau, U.; Wainright, J.; Weng, D.; Lux, K.; Litt, M.; Rogers, C. J. Electrochem. Soc. 1994, 141, L46
20. Kawahara, M.; Rikukawa, M.; Sanui, K.; Ogata, N. Solid State Ionics 2000, 136, 1193
21. He, R. H.; Li, Q. F.; Bjerrum, N. J. Chem. J. Chin. Univ. 2005, 26, 2302
22. He, R. H.; Li, Q. F.; Jensen, J. O.; Bjerrum, N. J. J. Polym. Sci., Part A: Polym. Chem. 2007, 45, 2989
23. Lebaek, J.; Ali, S. T.; Moller, P.; Mathiasen, C.; Nielsen, L. P.; Kaer, S. K. Int. J. Hydrogen Energy 2010, 35, 9943
24. Ma, Y. L.; Wainright, J. S.; Litt, M. H.; Savinell, R. F. J. Electrochem. Soc. 2004, 151, A8
25. Wang, J. T.; Wainright, J. S.; Savinell, R. F.; Litt, M. J. Appl. Electrochem. 1996, 26, 751
26. Wainright, J. S.; Wang, J. T.; Weng, D.; Savinell, R. F.; Litt, M. J. Electrochem. Soc. 1995, 142, L121
27. He, R. H.; Li, Q. F.; Xiao, G.; Bjerrum, N. J. J. Membr. Sci. 2003, 226, 169
28. Xiao, L.; Zhang, H.; Jana, T.; Scanlon, E.; Chen, R.; Choe, E. W.; Ramanathan, L. S.; Yu, S.; Benicewicz, B. C. Fuel Cells 2005, 5, 287
29. Xiao, L. X.; Zhang, H. F.; Scanlon, E.; Ramanathan, L. S.; Choe, E. W.; Rogers, D.; Apple, T.; Benicewicz, B. C. Chem. Mater. 2005, 17, 5328
30. Dai, H.; Zhang, H.; Zhong, H.; Jin, H.; Li, X.; Xiao, S.; Mai, Z. Fuel Cells 2010, 10, 754
31. Kumbharkar, S. C.; Islam, M. N.; Potrekar, R. A.; Kharul, U. K. Polymer 2009, 50, 1403
32. Yamaguchi, T.; Nakao, S.; Kimura, S. Macromolecules 1991, 24, 5522
33. Yameen, B.; Kaltbeitzel, A.; Glasser, G.; Langner, A.; Muller, F.; Gosele, U.; Knoll, W.; Azzaroni, O. ACS Appl. Mater. Interfaces 2010, 2, 279
34. Yamauchi, A.; Ito, T.; Yamaguchi, T. J. Power Sources 2007, 174, 170
35. Li, H. B.; Nogami, M. Adv. Mater. 2002, 14, 912
36. Bureekaew, S.; Horike, S.; Higuchi, M.; Mizuno, M.; Kawamura, T.; Tanaka, D.; Yanai, N.; Kitagawa, S. Nat. Mater. 2009, 8, 831
37. Hogarth, W. H. J.; da Costa, J. C. D.; Drennan, J.; Lu, G. Q. J. Mater. Chem. 2005, 15, 754
38. Huang, Y.; Li, Q. F.; Jensen, A. H.; Yin, M.; Jensen, J. O.; Christensen, E.; Pan, C.; Bjerrum, N. J.; Xing, W. J. Mater. Chem. 2012, 22, 22452
39. Huang, Y. J.; Li, Q. F.; Anfimova, T. V.; Christensen, E.; Yin, M.; Jensen, J. O.; Bjerrum, N. J.; Xing, W. Int. J. Hydrogen Energy 2013, 38, 2464
40. Paschos, O.; Kunze, J.; Stimming, U.; Maglia, F. J. Phys.: Condens. Matter 2011, 23, 234110
41. Nogami, M.; Daiko, Y.; Goto, Y.; Usui, Y.; Kasuga, T. J. Sol-Gel Sci. Technol. 2003, 26, 1041
42. Mosa, J.; Larramona, G.; Duran, A.; Aparicio, M. J. Membr. Sci. 2008, 307, 21
43. Munakata, H.; Ochiai, S.; Kanamura, K. J. Electrochem. Soc. 2007, 154, B871
44. Zeng, J.; Zhou, Y. H.; Li, L.; Jiang, S. P. Phys. Chem. Chem. Phys. 2011, 13, 10249
45. Halla, J. D.; Mamak, M.; Williams, D. E.; Ozin, G. A. Adv. Funct. Mater. 2003, 13, 133
46. Marschall, R.; Bannat, I.; Feldhoff, A.; Wang, L. Z.; Lu, G. Q.; Wark, M. Small 2009, 5, 854
47. Jiang, B. Y.; Tang, H. L.; Pan, M. Int. J. Hydrogen Energy 2012, 37, 4612
48. Mishra, A. K.; Kuila, T.; Kim, D. Y.; Kim, N. H.; Lee, J. H. J. Mater. Chem. 2012, 22, 24366
49. Sel, O.; Azais, T.; Marechal, M.; Gebel, G.; Laberty-Robert, C.; Sanchez, C. Chem.-Asian J. 2011, 6, 2992
50. Jin, Y. G.; Qiao, S. Z.; Xu, Z. P.; Yan, Z. M.; Huang, Y. N.; da Costa, J. C. D.; Lu, G. Q. J. Mater. Chem. 2009, 19, 2363
51. Marschall, R.; Tolle, P.; Cavalcanti, W. L.; Wilhelm, M.; Kohler, C.; Frauenheim, T.; Wark, M. J. Phys. Chem. C 2009, 113, 19218
52. Lu, S. F.; Wang, D. L.; Jiang, S. P.; Xiang, Y.; Lu, J. L.; Zeng, J. Adv. Mater. 2010, 22, 971
53. Tang, H. L.; Pan, M.; Jiang, S. P. Dalton Trans. 2011, 40, 5220
54. Zeng, J.; He, B.; Lamb, K.; De Marco, R.; Shen, P. K.; Jiang, S. P. Chem. Commun. 2013, 49, 4655
55. Kleitz, F.; Liu, D. N.; Anilkumar, G. M.; Park, I. S.; Solovyov, L. A.; Shmakov, A. N.; Ryoo, R. J. Phys. Chem. B 2003, 107, 14296
56. Kleitz, F.; Choi, S. H.; Ryoo, R. Chem. Commun. 2003, 2136
57. Kleitz, F.; Solovyov, L. A.; Anilkumar, G. M.; Choi, S. H.; Ryoo, R. Chem. Commun. 2004, 1536
58. Ravikovitch, P. I.; Neimark, A. V. Langmuir 2002, 18, 9830
59. Morishige, K.; Tateishi, N. J. Chem. Phys. 2003, 119, 2301
60. Zeng, J.; Shen, P. K.; Lu, S.; Xiang, Y.; Li, L.; De Marco, R.; Jiang, S. P. J. Membr. Sci. 2012, 397-398, 92
61. Wan, Y.; Zhao, D. Y. Chem. Rev. 2007, 107, 2821
62. Liang, W. J.; Hsieh, S. J.; Hsu, C. Y.; Chen, W. F.; Kuo, P. L. J. Polym. Sci., Part B: Polym. Phys. 2006, 44, 2135
63. Donia, A. M.; Atia, A. A.; Daher, A. M.; Elshehy, E. A. J. Dispersion Sci. Technol. 2011, 32, 193
64. Boonchom, B.; Danvirutai, C.; Youngme, S.; Maensiri, S. Ind. Eng. Chem. Res. 2008, 47, 7642
65. Weber, J.; Kreuer, K.-D.; Maier, J.; Thomas, A. Adv. Mater. 2008, 20, 2595
66. Nagao, M.; Takeuchi, A.; Heo, P.; Hibino, T.; Sano, M.; Tomitab, A. Electrochem. Solid State Lett. 2006, 9, A105
67. Boysen, D. A.; Uda, T.; Chisholm, C. R. I.; Haile, S. M. Science 2004, 303, 68
68. Uma, T.; Nogami, M. J. Membr. Sci. 2009, 334, 123
69. Zhang, J.; Tang, Y.; Song, C.; Xia, Z.; Li, H.; Wang, H.; Zhang, J. Electrochim. Acta 2008, 53, 5315
70. Mamlouk, M.; Scott, K. Int. J. Energy Res. 2010, 35, 507