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Proton conductivity performance and its correlation with physiochemical properties of proton exchange membrane(PEM)

Chinese Journal of Chemical Engineering 2024年第10期74卷 100-116页

作者： Mirza Nusrat Sweety Md Abdus Salam Hydrogen Energy Laboratory Bangladesh Council of Scientific and Industrial Research(BCSIR)Chattogram 4220Bangladesh Institute of Mining Mineralogy and Metallurgy(IMMM)BCSIRJoypurhat 5900Bangladesh BCSIR Dhaka Laboratories Dhaka 1205Bangladesh

Graphene oxide(go)filler containing diversified Nafion-based proton exchange membrane(PEM)is studied to know the unique physical and chemical properties and performances of ***-SPEEK 1%-go 0.75%(NSG-0.75%)composite shows the highest proton conductivity of 0.327 S·cm^(-1) at 90℃ and 100%RH(relative humidity)among all the PEM *** descending order of significant proton conductivity is found as;Nafion-sPgo(1%)0.306 S·cm^(-1)>Nafion/ZIF-8@go 0.280 S·cm^(-1)>Nafion/Pgo(2%)0.277 S·cm^(-1)>Nafion/go-sulfur(3%)0.232 S·cm^(-1)>Nafion/go-poly-SPM-co-PEGMEMA(1%)0.229 S·cm^(-1)>Nafion/Ce-sPgo(1%)0.215 S·cm^(-1).The proton conductivity,water uptake capacity and ion exchange capacity,hydration number,thermal and oxidative stability,mechanical integrity(tensile strength),maximum power,and current density are found to be increased while activation energy and fuel crossover show a decrement as go or modified go is incorporated in the Nafion *** component analysis(PCA)predicted a significant correlation between the proton conductivity and the properties;the water uptake capacity,ion exchange capacity,hydration number,maximum power density,and maximum current density are 0.598%,0.688%,0.894%,0.980%,and 0.852%accordingly.A multiple linear model equation of proton conductivity is defined with the parameters of water uptake capacity,ion exchange capacity,hydration number,maximum power density,and maximum current density whereas the regression coefficient is 0.9923.

关键词： Fuel cells Membranes Nafion go-filler Proton conductivity Principal component analysis

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