Published January 1, 2016 | Version v1
Publication Open

Study on the effect of the degree of grafting on the performance of polyethylene-based anion exchange membrane for fuel cell application

Creators

  • 1. University of the Philippines Diliman
  • 2. Newcastle University

Description

Alkaline anion exchange membranes (AAEM) are fabricated using polyethylene as the base polymer offering a low cost AAEM. This study focuses on the synthesis and characterisation of AAEM with controlled degree of grafting (DOG) and ion-exchange capacity (IEC) with the following parameters investigated: LDPE film thickness 30–130 μm, gamma radiation dose and monomer concentration. The corresponding IEC, water uptake (WU) and degree of swelling (DS) are reported. The performance of 74.6% DOG membrane in a hydrogen fuel cell shows high OCV of 1.06 V with peak power density of 608 mW cm−2 at 50 °C under oxygen. The use of membrane with high DOG does not impact fuel cross-over significantly and provides improved fuel cell performance due to better conductivity, water transport and resilience to dehydration. The AAEM shows long term stability at 80 °C exhibiting a conductivity of ca. 0.11 S cm−1 over a period of 7 months under nitrogen. The membrane shows a degradation rate of 4 and 17 mS month−1 under nitrogen and oxygen, respectively. The estimated life time of the membrane is 2 years under nitrogen and 5.5 months under oxygen operating at 80 °C.

⚠️ This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%

Translated Description (Arabic)

يتم تصنيع أغشية تبادل الأنيونات القلوية (AAEM) باستخدام البولي إيثيلين كبوليمر أساسي يقدم AAEM منخفض التكلفة. تركز هذه الدراسة على تخليق وتوصيف AAEM بدرجة خاضعة للرقابة من التطعيم (DOG) وقدرة التبادل الأيوني (IEC) مع المعلمات التالية التي تم فحصها: سمك فيلم LDPE 30–130 ميكرومتر، جرعة إشعاع جاما وتركيز المونومر. تم الإبلاغ عن IEC المقابل وامتصاص الماء (WU) ودرجة التورم (DS). يُظهر أداء غشاء الكلب بنسبة 74.6 ٪ في خلية وقود الهيدروجين ارتفاع OCV بمقدار 1.06 فولت مع كثافة طاقة قصوى تبلغ 608 مللي واط سم−2 عند 50 درجة مئوية تحت الأكسجين. لا يؤثر استخدام الغشاء مع الكلب العالي على تقاطع الوقود بشكل كبير ويوفر أداءً محسنًا لخلايا الوقود بسبب الموصلية الأفضل ونقل المياه والمرونة في مواجهة الجفاف. يظهر AAEM استقرارًا طويل المدى عند 80 درجة مئوية مما يدل على موصلية كاليفورنيا. 0.11 سم سم−1 على مدى 7 أشهر تحت النيتروجين. يُظهر الغشاء معدل تحلل قدره 4 و 17 مللي ثانية في الشهر−1 تحت النيتروجين والأكسجين، على التوالي. العمر الافتراضي المقدر للغشاء هو سنتان تحت النيتروجين و 5.5 أشهر تحت الأكسجين تعمل عند 80 درجة مئوية.

Translated Description (French)

Les membranes échangeuses d'anions alcalines (AAEM) sont fabriquées en utilisant du polyéthylène comme polymère de base offrant un AAEM à faible coût. Cette étude se concentre sur la synthèse et la caractérisation de l'AAEM avec un degré contrôlé de greffage (DOG) et une capacité d'échange d'ions (IEC) avec les paramètres suivants étudiés : épaisseur du film de PEBD 30–130 μm, dose de rayonnement gamma et concentration en monomères. La CEI, l'absorption d'eau (WU) et le degré de gonflement (DS) correspondants sont rapportés. La performance de la membrane de CHIEN à 74,6 % dans une pile à combustible à hydrogène montre un OCV élevé de 1,06 V avec une densité de puissance de crête de 608 mW cm−2 à 50 °C sous oxygène. L'utilisation d'une membrane avec UN CHIEN élevé n'a pas d'impact significatif sur le croisement de carburant et offre une meilleure performance de la pile à combustible en raison d'une meilleure conductivité, du transport de l'eau et de la résilience à la déshydratation. L'AAEM présente une stabilité à long terme à 80 °C présentant une conductivité d'environ 0,11 S cm−1 sur une période de 7 mois sous azote. La membrane montre un taux de dégradation de 4 et 17 mS mois−1 sous azote et oxygène, respectivement. La durée de vie estimée de la membrane est de 2 ans sous azote et de 5,5 mois sous oxygène fonctionnant à 80 °C.

Translated Description (Spanish)

Las membranas de intercambio aniónico alcalino (AAEM) se fabrican utilizando polietileno como polímero base que ofrece un AAEM de bajo coste. Este estudio se centra en la síntesis y caracterización de AAEM con grado controlado de injerto (DOG) y capacidad de intercambio iónico (IEC) con los siguientes parámetros investigados: espesor de la película de LDPE 30–130 μm, dosis de radiación gamma y concentración de monómero. Se informa el IEC, la absorción de agua (WU) y el grado de hinchazón (DS) correspondientes. El rendimiento de la membrana DOG al 74.6% en una celda de combustible de hidrógeno muestra un OCV alto de 1.06 V con una densidad de potencia máxima de 608 mW cm−2 a 50 °C bajo oxígeno. El uso de membrana con alto DOG no afecta significativamente el cruce de combustible y proporciona un mejor rendimiento de la celda de combustible debido a una mejor conductividad, transporte de agua y resistencia a la deshidratación. El AAEM muestra estabilidad a largo plazo a 80 °C que exhibe una conductividad de aprox. 0.11 S cm−1 durante un periodo de 7 meses bajo nitrógeno. La membrana muestra una tasa de degradación de 4 y 17 mS mes−1 bajo nitrógeno y oxígeno, respectivamente. La vida útil estimada de la membrana es de 2 años bajo nitrógeno y 5,5 meses bajo oxígeno operando a 80 °C.

Files

2F4852F7-FF84-49BF-865C-5202C86C8B41.pdf&pub_id=220327.pdf

Files (1.8 MB)

⚠️ Please wait a few minutes before your translated files are ready ⚠️ Note: Some files might be protected thus translations might not work.
Name Size Download all
md5:ceb01d645a143bfc026f9c1fcbd50ec3
1.8 MB
Preview Download

Additional details

Additional titles

Translated title (Arabic)
دراسة حول تأثير درجة التطعيم على أداء غشاء التبادل الأنيوني القائم على البولي إيثيلين لتطبيق خلايا الوقود
Translated title (French)
Etude sur l'effet du degré de greffage sur les performances de la membrane échangeuse d'anions à base de polyéthylène pour application pile à combustible
Translated title (Spanish)
Estudio sobre el efecto del grado de injerto en el rendimiento de la membrana de intercambio aniónico a base de polietileno para la aplicación en pilas de combustible

Identifiers

Other
https://openalex.org/W2114585665
DOI
10.1016/j.ijhydene.2015.10.108

Is supplement to
https://openalex.org/W4388039449 (Other)
https://openalex.org/W4242505866 (Other)
https://openalex.org/W3088922062 (Other)
https://openalex.org/W2604440225 (Other)
https://openalex.org/W2378880781 (Other)
https://openalex.org/W2264134594 (Other)
https://openalex.org/W2194000275 (Other)
https://openalex.org/W2148670978 (Other)
https://openalex.org/W1991757095 (Other)
https://openalex.org/W1964258476 (Other)

GreSIS Basics Section

Is Global South Knowledge
Yes
Country
Philippines

References

  • https://openalex.org/W1604458178
  • https://openalex.org/W1966541130
  • https://openalex.org/W1969616533
  • https://openalex.org/W1970450507
  • https://openalex.org/W1979038188
  • https://openalex.org/W1983465323
  • https://openalex.org/W1993446712
  • https://openalex.org/W2003534784
  • https://openalex.org/W2004019936
  • https://openalex.org/W2005260327
  • https://openalex.org/W2007724206
  • https://openalex.org/W2009931231
  • https://openalex.org/W2012094618
  • https://openalex.org/W2012841293
  • https://openalex.org/W2021652587
  • https://openalex.org/W2028405414
  • https://openalex.org/W2037372989
  • https://openalex.org/W2038892563
  • https://openalex.org/W2042446549
  • https://openalex.org/W2043184978
  • https://openalex.org/W2047640682
  • https://openalex.org/W2051611961
  • https://openalex.org/W2055845575
  • https://openalex.org/W2057096929
  • https://openalex.org/W2066054234
  • https://openalex.org/W2074004656
  • https://openalex.org/W2083646740
  • https://openalex.org/W2084909368
  • https://openalex.org/W2090006651
  • https://openalex.org/W2091795951
  • https://openalex.org/W2093446930
  • https://openalex.org/W2122790633
  • https://openalex.org/W2131449132
  • https://openalex.org/W2144934003
  • https://openalex.org/W2234890344
  • https://openalex.org/W2320125855
  • https://openalex.org/W2329397025
  • https://openalex.org/W2331136690
  • https://openalex.org/W2464389609
  • https://openalex.org/W2465913704
  • https://openalex.org/W2603627839
  • https://openalex.org/W2952223157