Nanostructure/Swelling Relationships of Bulk and Thin-Film PFSA Ionomers

Advanced Functional Materials

Volumn 26, Issue 27, 2016, Pages 4961-4975

  Kusoglu, Ahmet ^a   Dursch, Thomas J ^a,b,c   Weber, Adam Z ^a  

^a LAWRENCE BERKELEY NATIONAL LABORATORY   (United States)

^b UNIVERSITY OF CALIFORNIA   (United States)

^c MASSACHUSETTS INSTITUTE OF TECHNOLOGY   (United States)

Author keywords

crystallinity; GISAXS; PFSA ionomers; phase separation; side chain; swelling; thin film

Indexed keywords

CHAINS; ELECTROLYTES; FILM THICKNESS; IONIC CONDUCTION IN SOLIDS; IONOMERS; MECHANICAL STABILITY; PHASE SEPARATION; SEPARATION; SOLID ELECTROLYTES; SWELLING;

CRYSTALLINITIES; ELECTROCHEMICAL TECHNOLOGY; EQUIVALENT WEIGHT; GI-SAXS; PERFLUORINATED SULFONIC ACID; PHASE SEPARATED MORPHOLOGY; SIDE CHAIN LENGTHS; SIDE-CHAINS;

THIN FILMS;

EID: 84978633391     PISSN: 1616301X     EISSN: 16163028     Source Type: Journal    
DOI: 10.1002/adfm.201600861     Document Type: Article

References (78)

1. A. Z. Weber, A. Kusoglu, J. Mater. Chem. A 2014, 2, 17207.
2. S. Holdcroft, Chem. Mater. 2014, 26, 381;
3. T. Soboleva, K. Malek, Z. Xie, T. Navessin, S. Holdcroft, ACS Appl. Mater. Interfaces 2011, 3, 1827.
4. M. A. Modestino, M. Dumortier, S. M. Hosseini Hashemi, S. Haussener, C. Moser, D. Psaltis, Lab Chip 2015, 15, 2287;
5. J. M. Spurgeon, S. W. Boettcher, M. D. Kelzenberg, B. S. Brunschwig, H. A. Atwater, N. S. Lewis, Adv. Mater. 2010, 22, 3277;
6. S. Haussener, C. X. Xiang, J. M. Spurgeon, S. Ardo, N. S. Lewis, A. Z. Weber, Energy Environ. Sci. 2012, 5, 9922.
7. A. Kusoglu, D. Kushner, D. K. Paul, K. Karan, M. A. Hickner, A. Z. Weber, Adv. Funct. Mater. 2014, 24, 4763.
8. S. K. Dishari, M. A. Hickner, ACS Macro Lett. 2012, 1, 291;
9. S. A. Eastman, S. Kim, K. A. Page, B. W. Rowe, S. Kang, C. L. Soles, K. G. Yager, Macromolecules 2012, 45, 7920.
10. M. A. Modestino, D. K. Paul, S. Dishari, S. A. Petrina, F. I. Allen, M. A. Hickner, K. Karan, R. A. Segalman, A. Z. Weber, Macromolecules 2013, 46, 867.
11. P. Bertoncello, I. Ciani, F. Li, P. R. Unwin, Langmuir 2006, 22, 10380;
12. Y. Ogata, D. Kawaguchi, N. L. Yamada, K. Tanaka, ACS Macro Lett. 2013, 2, 856.
13. Z. Siroma, R. Kakitsubo, N. Fujiwara, T. Ioroi, S. I. Yamazaki, K. Yasuda, J. Power Sources 2009, 189, 994.
14. M. Bass, A. Berman, A. Singh, O. Konovalov, V. Freger, Macromolecules 2011, 44, 2893.
15. A. Kongkanand, J. Phys. Chem. C 2011, 115, 11318.
16. S. K. Dishari, M. A. Hickner, Macromolecules 2013, 46, 413.
17. R. Koestner, Y. Roiter, I. Kozhinova, S. Minko, Langmuir 2011, 27, 10157.
18. D. K. Paul, K. Karan, J. Phys. Chem. C 2014, 118, 1828;
19. A. Ohira, S. Kuroda, H. F. M. Mohamed, B. Tavernier, Phys. Chem. Chem. Phys. 2013, 15, 11494.
20. M. A. Modestino, A. Kusoglu, A. Hexemer, A. Z. Weber, R. A. Segalman, Macromolecules 2012, 45, 4681.
21. D. K. Paul, K. Karan, A. Docoslis, J. B. Giorgi, J. Pearce, Macromolecules 2013, 46, 3461.
22. D. K. Paul, A. Fraser, K. Karan, Electrochem. Commun. 2011, 13, 774.
23. K. A. Page, A. Kusoglu, C. M. Stafford, S. Kim, R. J. Kline, A. Z. Weber, Nano Lett. 2014, 14, 2299.
24. F. I. Allen, L. R. Comolli, A. Kusoglu, M. A. Modestino, A. M. Minor, A. Z. Weber, ACS Macro Lett. 2015, 4, 1.
25. J. Peron, D. Edwards, M. Haldane, X. Y. Luo, Y. M. Zhang, S. Holdcroft, Z. Q. Shi, J. Power Sources 2011, 196, 179.
26. G. Dorenbos, V. A. Pomogaev, M. Takigawa, K. Morohoshi, Electrochem. Commun. 2010, 12, 125;
27. A. Kongkanand, M. F. Mathias, J. Phys. Chem. Lett. 2016, 1127.
28. T. Suzuki, K. Kudo, Y. Morimoto, J. Power Sources 2013, 222, 379;
29. A. Z. Weber, R. L. Borup, R. M. Darling, P. K. Das, T. J. Dursch, W. B. Gu, D. Harvey, A. Kusoglu, S. Litster, M. M. Mench, R. Mukundan, J. P. Owejan, J. G. Pharoah, M. Secanell, I. V. Zenyuk, J. Electrochem. Soc. 2014, 161, F1254.
30. E. Moukheiber, G. De Moor, L. Flandin, C. Bas, J. Membr. Sci. 2012, 389, 294;
31. K. D. Kreuer, M. Schuster, B. Obliers, O. Diat, U. Traub, A. Fuchs, U. Klock, S. J. Paddison, J. Maier, J. Power Sources 2008, 178, 499;
32. J. B. Ballengee, G. M. Haugen, S. J. Hamrock, P. N. Pintauro, J. Electrochem. Soc. 2013, 160, F429.
33. M. S. Schaberg, J. E. Abulu, G. M. Haugen, M. A. Emery, S. J. O'Conner, P. N. Xiong, S. Hamrock, ECS Trans. 2010, 33, 627.
34. S. J. Hamrock, M. A. Yandrasits, Polym. Rev. 2006, 46, 219.
35. Y. Liu, S. V. Sambasivarao, J. L. Horan, Y. Yang, C. M. Maupin, A. M. Herring, J. Phys. Chem. C 2013, 118, 854.
36. Y. L. S. Tse, A. M. Herring, K. Kim, G. A. Voth, J. Phys. Chem. C 2013, 117, 8079;
37. N. J. Economou, A. M. Barnes, A. J. Wheat, M. S. Schaberg, S. J. Hamrock, S. K. Buratto, J. Phys. Chem. B 2015, 119, 14280.
38. G. A. Giffin, G. M. Haugen, S. J. Hamrock, V. Di Noto, J. Am. Chem. Soc. 2013, 135, 822.
39. N. V. Aieta, R. J. Stanis, J. L. Horan, M. A. Yandrasits, D. J. Cookson, B. Ingham, M. F. Toney, S. J. Hamrock, A. M. Herring, Macromolecules 2009, 42, 5774.
40. Y. Liu, J. L. Horan, G. J. Schlichting, B. R. Caire, M. W. Liberatore, S. J. Hamrock, G. M. Haugen, M. A. Yandrasits, S. Seifert, A. M. Herring, Macromolecules 2012, 45, 7495.
41. D. S. Wu, S. J. Paddison, J. A. Elliott, S. J. Hamrock, Langmuir 2010, 26, 14308.
42. S. J. Hamrock, A. M. Herring, in Encyclopedia of Sustainability Science and Technology, (Ed: R. Meyers), Springer New York, NY, USA 2012, p. 8328.
43. K. A. Mauritz, R. B. Moore, Chem. Rev. 2004, 104, 4535.
44. A. Kusoglu, A. Z. Weber, in Polymers for Energy Storage and Delivery: Polyelectrolytes for Batteries and Fuel Cells (Eds: K. A. Page, C. L. Soles, J. Runt), Vol. 1096, American Chemical Society, 2012, p. 175.
45. A. Kusoglu, B. L. Kienitz, A. Z. Weber, J. Electrochem. Soc. 2011, 158, B1504;
46. T. A. Zawodzinski, T. E. Springer, F. Uribe, S. Gottesfeld, Solid State Ionics 1993, 60, 199.
47. H. W. Starkweather, Macromolecules 1982, 15, 320.
48. E. N. Brown, P. J. Rae, D. M. Dattelbaum, B. Clausen, D. W. Brown, Exp. Mech. 2008, 48, 119.
49. A. Kusoglu, S. Savagatrup, K. T. Clark, A. Z. Weber, Macromolecules 2012, 45, 7467.
50. P. C. van der Heijden, L. Rubatat, O. Diat, Macromolecules 2004, 37, 5327.
51. H. Mendil-Jakani, S. Pouget, G. Gebel, P. N. Pintauro, Polymer 2015, 63, 99.
52. S. Hamrock, DOE HTM Working Group Meeting, http://www.hydrogen.energy.gov, accessed 2014.
53. J. A. Elliott, S. J. Paddison, Phys. Chem. Chem. Phys. 2007, 9, 2602.
54. T. D. Gierke, G. E. Munn, F. C. Wilson, J. Polym. Sci., Polym. Phys. Ed. 1981, 19, 1687;
55. G. Gebel, Polymer 2000, 41, 5829.
56. D. S. Wu, S. J. Paddison, J. A. Elliott, Energy Environ. Sci. 2008, 1, 284.
57. J. K. Clark 2nd, S. J. Paddison, S. J. Hamrock, Phys. Chem. Chem. Phys. 2012, 14, 16349.
58. Y. S. Kim, B. S. Pivovar, Annu. Rev. Chem. Biomol. Eng. 2010, 1, 123.
59. A. Kusoglu, A. Hexemer, R. C. Jiang, C. S. Gittleman, A. Z. Weber, J. Membr. Sci. 2012, 421, 283.
60. K.-D. Kreuer, S. J. Paddison, E. Spohr, M. Schuster, Chem. Rev. 2004, 104, 4637.
61. K. Malek, M. Eikerling, Q. Wang, Z. Liu, S. Otsuka, K. Akizuki, M. Abe, J. Chem. Phys. 2008, 129, 204702.
62. S. J. Paddison, J. A. Elliott, J. Phys. Chem. A 2005, 109, 7583.
63. S. J. Paddison, J. A. Elliott, Phys. Chem. Chem. Phys. 2006, 8, 2193;
64. S. J. Paddison, J. A. Elliott, Solid State Ionics 2006, 177, 2385.
65. S. L. Feng, J. Savage, G. A. Voth, J. Phys. Chem. C 2012, 116, 19104.
66. J. A. Elliott, S. Hanna, A. M. S. Elliott, G. E. Cooley, Macromolecules 2000, 33, 4161.
67. J. A. Dura, V. S. Murthi, M. Hartman, S. K. Satija, C. F. Majkrzak, Macromolecules 2009, 42, 4769.
68. D. Damasceno Borges, G. Gebel, A. A. Franco, K. Malek, S. Mossa, J. Phys. Chem. C 2015, 119, 1201.
69. J. Li, J. K. Park, R. B. Moore, L. A. Madsen, Nat. Mater. 2011, 10, 507;
70. L. Rubatat, O. Diat, Macromolecules 2007, 40, 9455.
71. H. Iden, A. Ohma, K. Shinohara, J. Electrochem. Soc. 2009, 156, B1078.
72. K. D. Kreuer, G. Portale, Adv. Funct. Mater. 2013, 23, 5390;
73. L. Rubatat, A. L. Rollet, G. Gebel, O. Diat, Macromolecules 2002, 35, 4050.
74. A. Kusoglu, M. H. Santare, A. M. Karlsson, Polymer 2009, 50, 2481.
75. J. T. Gostick, A. Z. Weber, Electrochim. Acta 2015, 179, 137.
76. T. A. Zawodzinski, S. Che-Nan, M. Bright, H. Ghassemi, V. DiNoto, T. Fujiwara, M. Maalouf, Y. Bai, presented at Water Phenomena in PEM: Sorption, Swelling and Breakthrough Processes, Trondheim, Norway 2013.
77. A. Kusoglu, A. Z. Weber, ECS Trans. 2013, 50, 961;
78. A. Kusoglu, K. T. Cho, R. A. Prato, A. Z. Weber, Solid State Ionics 2013, 252, 68.