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Novel SPEEK-ZIF-67 Proton Exchange Nanocomposite Membrane for PEMFC Application at Intermediate Temperatures
Industrial & Engineering Chemistry Research ( IF 3.8 ) Pub Date : 2021-06-17 , DOI: 10.1021/acs.iecr.1c01780 Arturo Barjola 1 , José Luis Reyes-Rodríguez 2 , Omar Solorza-Feria 2 , Enrique Giménez 1 , Vicente Compañ 3
Industrial & Engineering Chemistry Research ( IF 3.8 ) Pub Date : 2021-06-17 , DOI: 10.1021/acs.iecr.1c01780 Arturo Barjola 1 , José Luis Reyes-Rodríguez 2 , Omar Solorza-Feria 2 , Enrique Giménez 1 , Vicente Compañ 3
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In this study, nanocomposite membranes were prepared by mixing of 1, 3, and 5% wt cobalt-based zeolitic imidazolate framework (ZIF-67) with a sulfonated poly(ether ether ketone) (SPEEK) matrix. The films named SPEEK, SPEEK-Z1, SPEEK-Z3, and SPEEK-Z5 were obtained by the casting method and then characterized by several techniques such as scanning electron microscopy (SEM), Fourier transform infrared (FTIR) spectroscopy, and electrochemical impedance spectroscopy (EIS). Ion-exchange capacity (IEC) and water uptake (WU) were also measured. Subsequently, the polymeric nanocomposite membranes were tested in a H2/O2 single cell to evaluate their performance. Our results show that the proton conductivity of nanocomposite membranes increased with the addition of ZIF, obtaining the best value of 0.014 S cm–1 for the SPEEK-Z1 membrane. Furthermore, the thermal stability of the nanocomposite membranes improved considerably with the ZIF addition. Polymer electrolyte membrane fuel cells (PEMFC) performance experiments showed promising results for these membranes working at intermediate temperatures above 100 °C, although a proper optimization process is still required.
中文翻译：
用于中温 PEMFC 应用的新型 SPEEK-ZIF-67 质子交换纳米复合膜
在这项研究中，纳米复合膜是通过将 1、3 和 5% 重量的钴基沸石咪唑酯骨架 (ZIF-67) 与磺化聚醚醚酮 (SPEEK) 基质混合来制备的。通过浇铸法获得名为 SPEEK、SPEEK-Z1、SPEEK-Z3 和 SPEEK-Z5 的薄膜，然后通过扫描电子显微镜 (SEM)、傅里叶变换红外 (FTIR) 光谱和电化学阻抗光谱等多种技术对其进行表征(EIS)。还测量了离子交换容量 (IEC) 和吸水量 (WU)。随后，聚合物纳米复合膜在 H 2 /O 2单个细胞来评估其性能。我们的结果表明，纳米复合膜的质子电导率随着 ZIF 的加入而增加，获得SPEEK-Z1 膜的最佳值 0.014 S cm –1。此外，纳米复合膜的热稳定性随着 ZIF 的加入而显着提高。聚合物电解质膜燃料电池 (PEMFC) 性能实验表明，这些膜在 100°C 以上的中间温度下工作的结果很有希望，尽管仍然需要适当的优化过程。
更新日期：2021-06-30
中文翻译：
用于中温 PEMFC 应用的新型 SPEEK-ZIF-67 质子交换纳米复合膜
在这项研究中，纳米复合膜是通过将 1、3 和 5% 重量的钴基沸石咪唑酯骨架 (ZIF-67) 与磺化聚醚醚酮 (SPEEK) 基质混合来制备的。通过浇铸法获得名为 SPEEK、SPEEK-Z1、SPEEK-Z3 和 SPEEK-Z5 的薄膜，然后通过扫描电子显微镜 (SEM)、傅里叶变换红外 (FTIR) 光谱和电化学阻抗光谱等多种技术对其进行表征(EIS)。还测量了离子交换容量 (IEC) 和吸水量 (WU)。随后，聚合物纳米复合膜在 H 2 /O 2单个细胞来评估其性能。我们的结果表明，纳米复合膜的质子电导率随着 ZIF 的加入而增加，获得SPEEK-Z1 膜的最佳值 0.014 S cm –1。此外，纳米复合膜的热稳定性随着 ZIF 的加入而显着提高。聚合物电解质膜燃料电池 (PEMFC) 性能实验表明，这些膜在 100°C 以上的中间温度下工作的结果很有希望，尽管仍然需要适当的优化过程。
京公网安备 11010802027423号