Multication Side Chain Anion Exchange Membranes

Macromolecules

Volumn 49, Issue 3, 2016, Pages 815-824

  Zhu, Liang ^a   Pan, Jing ^a   Wang, Ying ^b   Han, Juanjuan ^b   Zhuang, Lin ^b   Hickner, Michael A ^a  

^a PENNSYLVANIA STATE UNIVERSITY   (United States)

^b WUHAN UNIVERSITY   (China)

Author keywords

[No Author keywords available]

Indexed keywords

CHAINS; ENERGY CONVERSION; FUEL CELLS; ION EXCHANGE; ION EXCHANGE MEMBRANES; IONS; POSITIVE IONS;

ANION EXCHANGE MEMBRANE; ANION-EXCHANGE MEMBRANE FUEL CELLS; BENZYLTRIMETHYLAMMONIUM; ENERGY CONVERSION DEVICES; ION EXCHANGE CAPACITY; MOBILE APPLICATIONS; PEAK POWER DENSITIES; POLY(2 , 6DIMETHYL-1 , 4-PHENYLENE OXIDE);

ALKALINE FUEL CELLS;

EID: 84957990027     PISSN: 00249297     EISSN: 15205835     Source Type: Journal    
DOI: 10.1021/acs.macromol.5b02671     Document Type: Article

References (94)

1. Vielstich, W. Handbook of Fuel Cells; Wiley: Chichester, England, 2009.
2. Carratte, L.; Friedlich, K. A.; Stimming, U. Fuel Cells 2001, 1, 5 10.1002/1615-6854(200105)1:1<5::AID-FUCE5>3.0.CO;2-G
3. Steele, B. C. H.; Heinzel, A. Nature 2001, 414, 345 10.1038/35104620
4. Borup, R. et al. Chem. Rev. 2007, 107, 3904 10.1021/cr050182l
5. Diat, O.; Gebel, G. Nat. Mater. 2008, 7, 13 10.1038/nmat2091
6. Curtin, D. E.; Lousenberg, R. D.; Henry, T. J.; Tangeman, P. C.; Tisack, M. E. J. Power Sources 2004, 131, 41 10.1016/j.jpowsour.2004.01.023
7. Tanaka, M.; Fukasawa, K.; Nishino, E.; Yamaguchi, S.; Yamada, K.; Tanaka, H.; Bae, B.; Miyatake, K.; Watanabe, M. J. Am. Chem. Soc. 2011, 133, 10646 10.1021/ja204166e
8. Xu, T. J. Membr. Sci. 2005, 263, 1 10.1016/j.memsci.2005.05.002
9. Hickner, M. A. Mater. Today 2010, 13, 34 10.1016/S1369-7021(10)70082-1
10. Olson, T. S.; Pylypenko, S.; Atanassov, P.; Asazawa, K.; Yamada, H.; Tanaka, H. J. Phys. Chem. C 2010, 114, 5049 10.1021/jp910572g
11. Sanabria-Chinchilla, J.; Asazawa, K.; Sakamoto, T.; Yamada, K.; Tanaka, T.; Strasser, P. J. Am. Chem. Soc. 2011, 133, 5425 10.1021/ja111160r
12. Pan, J.; Chen, C.; Zhuang, L.; Lu Acc. Chem. Res. 2012, 45, 473 10.1021/ar200201x
13. Wang, Y.-J.; Qiao, J.; Baker, R.; Zhang, J. Chem. Soc. Rev. 2013, 42, 5768 10.1039/c3cs60053j
14. Varcoe, J. R.; Slade, R. C. T.; Wright, G. L.; Chen, Y. L. J. Phys. Chem. B 2006, 110, 21041 10.1021/jp064898b
15. Wu, X.; Scott, K. J. Power Sources 2012, 206, 14 10.1016/j.jpowsour.2011.12.052
16. Yan, J.; Hickner, M. A. Macromolecules 2010, 43, 2349 10.1021/ma902430y
17. Hibbs, M. R.; Hickner, M. A.; Alam, T. M.; McIntyre, S. K.; Fujimoto, C. Y.; Cornelius, C. Chem. Mater. 2008, 20, 2566 10.1021/cm703263n
18. Zhou, J.; Unlu, M.; Vega, J. A.; Kohl, P. A. J. Power Sources 2009, 190, 285 10.1016/j.jpowsour.2008.12.127
19. Wang, J.; Li, S.; Zhang, S. Macromolecules 2010, 43, 3890 10.1021/ma100260a
20. Gu, S.; Cai, R.; Yan, Y. Chem. Commun. 2011, 47, 2856 10.1039/c0cc04335d
21. Zhao, Z.; Wang, J.; Li, S.; Zhang, S. J. Power Sources 2011, 196, 4445 10.1016/j.jpowsour.2011.01.081
22. Hibbs, M. R.; Fujimoto, C. H.; Cornelius, C. J. Macromolecules 2009, 42, 8316 10.1021/ma901538c
23. Wang, G.; Weng, Y.; Chu, D.; Xie, D.; Chen, R. J. Membr. Sci. 2009, 326, 4 10.1016/j.memsci.2008.09.037
24. 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 10.1021/cm062407u
25. Zeng, Q. H.; Liu, Q. L.; Broadwell, I.; Zhu, A. M.; Xiong, Y.; Tu, X. P. J. Membr. Sci. 2010, 349, 237 10.1016/j.memsci.2009.11.051
26. Luo, Y.; Guo, J.; Wang, C.; Chu, D. J. Power Sources 2010, 195, 3765 10.1016/j.jpowsour.2009.12.106
27. Robertson, N. J.; Kostalik, H. A., IV; Clark, T. J.; Mutolo, P. F.; Abruña, H. D.; Coates, G. W. J. Am. Chem. Soc. 2010, 132, 3400 10.1021/ja908638d
28. Noonan, K. J.; Hugar, K. M.; Kostalik, H. A., IV; Lobkovsky, E. B.; Abruña, H. D.; Coates, G. W. J. Am. Chem. Soc. 2012, 134, 18161 10.1021/ja307466s
29. Wu, L.; Zhou, G.; Liu, X.; Zhang, Z. H.; Li, C.; Xu, T. J. Membr. Sci. 2011, 371, 155 10.1016/j.memsci.2011.01.036
30. Li, N.; Yan, T.; Li, Z.; Thurn-Albrecht, T.; Binder, W. H. Energy Environ. Sci. 2012, 5, 7888 10.1039/c2ee22050d
31. Li, N.; Leng, Y.; Hickner, M. A.; Wang, C.-Y. J. Am. Chem. Soc. 2013, 135, 10124 10.1021/ja403671u
32. Xiong, Y.; Liu, Q. L.; Zhu, A. M.; Huang, S. M.; Qing; Zeng, H. J. Power Sources 2009, 186, 328 10.1016/j.jpowsour.2008.10.070
33. Wu, Y.; Wu, C.; Varcoe, J. R.; Poynton, S. D.; Wu, T.; Fu, Y. J. Power Sources 2010, 195, 3069 10.1016/j.jpowsour.2009.11.118
34. Varcoe, J. R.; Atanassov, P.; Dekel, D. R.; Herring, A. M.; Hickner, M. A.; Kohl, P. A.; Kucernak, A. R.; Mustain, W. E.; Nijmeijer, K.; Scott, K.; Xu, T.; Zhuang, L. Energy Environ. Sci. 2014, 7, 3135 10.1039/C4EE01303D
35. Kreuer, K.-D. Chem. Mater. 2014, 26, 361 10.1021/cm402742u
36. Hickner, M. A.; Herring, A. M.; Coughlin, E. B. J. Polym. Sci., Part B: Polym. Phys. 2013, 51, 1727 10.1002/polb.23395
37. Brouzgou, A.; Podias, A.; Tsiakaras, P. J. Appl. Electrochem. 2013, 43, 119 10.1007/s10800-012-0513-2
38. Zhang, H.; Shen, P. K. Chem. Soc. Rev. 2012, 41, 2382 10.1039/c2cs15269j
39. Zhang, H.; Shen, P. K. Chem. Rev. 2012, 112, 2780 10.1021/cr200035s
40. Couture, G.; Alaaeddine, A.; Boschet, F.; Ameduri, B. Prog. Polym. Sci. 2011, 36, 1521 10.1016/j.progpolymsci.2011.04.004
41. Elabd, Y. A.; Hickner, M. A. Macromolecules 2011, 44, 1 10.1021/ma101247c
42. Antolini, E.; Gonzalez, E. R. J. Power Sources 2010, 195, 3431 10.1016/j.jpowsour.2009.11.145
43. Bidault, F.; Brett, D. J. L.; Middleton, P. H.; Brandon, N. P. J. Power Sources 2009, 187, 39 10.1016/j.jpowsour.2008.10.106
44. Hugar, K. M.; Kostalik, H. A., IV; Coates, G. W. J. Am. Chem. Soc. 2015, 137, 8730 10.1021/jacs.5b02879
45. Wright, A. G.; Holdcroft, S. ACS Macro Lett. 2014, 3, 444 10.1021/mz500168d
46. Price, S. C.; Williams, K. S.; Beyer, F. L. ACS Macro Lett. 2014, 3, 160 10.1021/mz4005452
47. Lin, X.; Liang, X.; Poynton, S. D.; Varcoe, J. R.; Ong, A. L.; Ran, J.; Li, Y.; Li, Q.; Xu, T. J. Membr. Sci. 2013, 443, 193 10.1016/j.memsci.2013.04.059
48. Henkensmeier, D.; Cho, H.-R.; Kim, H.-J.; Nunes Kirchner, C.; Leppin, J.; Dyck, A.; Jang, J. H.; Cho, E.; Nam, S.-W.; Lim, T.-H. Polym. Degrad. Stab. 2012, 97, 264 10.1016/j.polymdegradstab.2011.12.024
49. Thomas, O. D.; Soo, K. J. W. Y.; Peckham, T. J.; Kulkarni, M. P.; Holdcroft, S. Polym. Chem. 2011, 2, 1641 10.1039/c1py00142f
50. Henkensmeier, D.; Kim, H.-J.; Lee, H.-J.; Lee, D. H.; Oh, I.-H.; Hong, S.-A.; Nam, S.-W.; Lim, T.-H. Macromol. Mater. Eng. 2011, 296, 899 10.1002/mame.201100100
51. Jangu, C.; Long, T. E. Polymer 2014, 55, 3298 10.1016/j.polymer.2014.04.015
52. Ye, Y.; Stokes, K. K.; Beyer, F. L.; Elabd, Y. A. J. Membr. Sci. 2013, 443, 93 10.1016/j.memsci.2013.04.053
53. Arges, C. G.; Parrondo, J.; Johnson, G.; Nadhan, A.; Ramani, V. J. Mater. Chem. 2012, 22, 3733 10.1039/c2jm14898f
54. Stokes, K. K.; Orlicki, J. A.; Beyer, F. L. Polym. Chem. 2011, 2, 80 10.1039/C0PY00293C
55. Gu, S.; Cai, R.; Luo, T.; Jensen, K.; Contreras, C.; Yan, Y. ChemSusChem 2010, 3, 555 10.1002/cssc.201000074
56. Kong, X.; Wadhwa, K.; Verkade, J. G.; Schmidt-Rohr, K. Macromolecules 2009, 42, 1659 10.1021/ma802613k
57. Gu, S.; Cai, R.; Luo, T.; Chen, Z.; Sun, M.; Liu, Y.; He, G.; Yan, Y. Angew. Chem., Int. Ed. 2009, 48, 6499 10.1002/anie.200806299
58. Sajjad, S. D.; Hong, Y.; Liu, F. Polym. Adv. Technol. 2014, 25, 108 10.1002/pat.3211
59. Li, W.; Wang, S.; Zhang, X.; Wang, W.; Xie, X.; Pei, P. Int. J. Hydrogen Energy 2014, 39, 13710 10.1016/j.ijhydene.2014.03.133
60. Kim, D. S.; Fujimoto, C. H.; Hibbs, M. R.; Labouriau, A.; Choe, Y.-K.; Kim, Y. S. Macromolecules 2013, 46, 7826 10.1021/ma401568f
61. Lin, X.; Wu, L.; Liu, Y.; Ong, A. L.; Poynton, S. D.; Varcoe, J. R.; Xu, T. J. Power Sources 2012, 217, 373 10.1016/j.jpowsour.2012.05.062
62. Qu, C.; Zhang, H.; Zhang, F.; Liu, B. J. Mater. Chem. 2012, 22, 8203 10.1039/c2jm16211c
63. Kim, D. S.; Labouriau, A.; Guiver, M. D.; Kim, Y. S. Chem. Mater. 2011, 23, 3795 10.1021/cm2016164
64. Zhang, Q.; Li, S.; Zhang, S. Chem. Commun. 2010, 46, 7495 10.1039/c0cc01834a
65. Hinksman, P.; Isaac, D. H.; Morrissey, P. Polym. Degrad. Stab. 2000, 68, 299 10.1016/S0141-3910(00)00015-X
66. Zha, Y.; Disabb-Miller, M. L.; Johnson, Z. D.; Hickner, M. A.; Tew, G. N. J. Am. Chem. Soc. 2012, 134, 4493 10.1021/ja211365r
67. Thomas, O. D.; Soo, K. J. W. Y.; Peckham, T. J.; Kulkarni, M. P.; Holdcroft, S. J. Am. Chem. Soc. 2012, 134, 10753 10.1021/ja303067t
68. Deavin, O. I.; Murphy, S.; Ong, A. L.; Poynton, S. D.; Zeng, R.; Herman, H.; Varcoe, J. R. Energy Environ. Sci. 2012, 5, 8584 10.1039/c2ee22466f
69. Arges, C. G.; Ramani, V. Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 2013, 110, 2490 10.1073/pnas.1217215110
70. Fujimoto, C.; Kim, D. S.; Hibbs, M.; Wrobleski, D.; Kim, Y. S. J. Membr. Sci. 2012, 423-424, 438 10.1016/j.memsci.2012.08.045
71. Chempath, S.; Boncella, J. M.; Pratt, L. R.; Henson, N.; Pivovar, B. S. J. Phys. Chem. C 2010, 114, 11977 10.1021/jp9122198
72. Pan, J.; Li, Y.; Han, J.; Li, G.; Tan, L.; Chen, C.; Zhuang, L. Energy Environ. Sci. 2013, 6, 2912 10.1039/c3ee41968a
73. Yan, Y.; Wang, J.; Gu, S. Polymers with side chains having cationic groups, useful in hydroxide/anion exchange membrane. U.S. Patent 20140107237 A1, April 02, 2014.
74. Si, J.; Lu, S.; Xu, X.; Peng, S.; Xiu, R.; Xiang, Y. ChemSusChem 2014, 7, 3389 10.1002/cssc.201402664
75. Li, Q.; Liu, L.; Miao, Q.; Jin, B.; Bai, R. Chem. Commun. 2014, 50, 2791 10.1039/c3cc47897a
76. Li, J.; Wang, L.; Shi, F.; Liu, S.; He, Y.; Lu, L.; Ma, X.; Deng, Y. Catal. Lett. 2011, 141, 339 10.1007/s10562-010-0498-6
77. Jo, C.; Jung, J.; Shin, H. S.; Kim, J.; Ryoo, R. Angew. Chem. 2013, 125, 10198 10.1002/ange.201303088
78. Fujimoto, C. H.; Hickner, M. A.; Cornelius, C. J.; Loy, D. A. Macromolecules 2005, 38, 5010 10.1021/ma0482720
79. Xie, W.; Ju, H.; Geise, G. M.; Freeman, B. D.; Mardel, J. I.; Hill, A. J.; McGrath, J. E. Macromolecules 2011, 44, 4428 10.1021/ma102745s
80. Walls, H. J.; Fedkiw, P. S.; Zawodzinski, T. A.; Khan, S. A. J. Electrochem. Soc. 2003, 150, E165 10.1149/1.1544635
81. Kim, Y.; Einsla, B.; Sankir, M.; Harrison, W.; Pivovar, B. Polymer 2006, 47, 4026 10.1016/j.polymer.2006.02.032
82. Muthukumar, M.; Rice, S. A. Adv. Chem. Phys. 2005, 131, 45 10.1002/0471739464.ch1
83. Voet, D.; Voet, J. G. Biochemistry, 4 th ed.; John Wiley & Sons: 2011; p 45.
84. Vanysek, P. In CRC Handbook of Chemistry and Physics; Lide, D. R., Ed.; CRC Press: Boca Raton, FL, 2002.
85. Pan, J.; Chen, C.; Li, Y.; Wang, L.; Tan, L.; Li, G.; Tang, X.; Xiao, L.; Lu, J.; Zhuang, L. Energy Environ. Sci. 2014, 7, 354 10.1039/C3EE43275K
86. Chen, D.; Hickner, M. A. Macromolecules 2013, 46, 9270 10.1021/ma401620m
87. Disabb-Miller, M. L.; Zha, Y.; DeCarlo, A. J.; Pawar, M.; Tew, G. N.; Hickner, M. A. Macromolecules 2013, 46, 9279 10.1021/ma401701n
88. Disabb-Miller, M. L.; Johnson, Z. D.; Hickner, M. A. Macromolecules 2013, 46, 949 10.1021/ma301947t
89. Varcoe, J. R.; Slade, R. C. T. Fuel Cells 2005, 5, 187 10.1002/fuce.200400045
90. Merle, G.; Wessling, M.; Nijmeijer, K. J. Membr. Sci. 2011, 377, 1 10.1016/j.memsci.2011.04.043
91. Chempath, S.; Einsla, B. R.; Pratt, L. R.; Macomber, C. S.; Boncella, J. M.; Rau, J. A.; Pivovar, B. S. J. Phys. Chem. C 2008, 112, 3179 10.1021/jp7115577
92. Einsla, B. R.; Chempath, S.; Pratt, L. R.; Boncella, J. M.; Rau, J.; Macomber, C.; Pivovar, B. S. Electrochem. Soc. Trans. 2007, 11, 1173 10.1149/1.2781031
93. Macomber, C. S.; Boncella, J. M.; Pivovar, B. S.; Rau, J. A. J. Therm. Anal. Calorim. 2008, 93, 225 10.1007/s10973-007-8930-x
94. Pan, J.; Zhu, L.; Han, J.; Hickner, M. A. Chem. Mater. 2015, 27, 6689-6698 10.1021/acs.chemmater.5b02557