Enhanced Performance of MIL-۱۰۰(Cr)-COOH<sub> </sub>Incorporated Sulfonated Polystyrene@Polyethylene Membranes for Direct Methanol Fuel Cells
محل انتشار: فصلنامه شیمی آلی-فلزی کاربردی، دوره: 6، شماره: 2
سال انتشار: 1405
نوع سند: مقاله ژورنالی
زبان: انگلیسی
مشاهده: 19
فایل این مقاله در 16 صفحه با فرمت PDF قابل دریافت می باشد
- صدور گواهی نمایه سازی
- من نویسنده این مقاله هستم
استخراج به نرم افزارهای پژوهشی:
شناسه ملی سند علمی:
JR_JAOC-6-2_007
تاریخ نمایه سازی: 16 تیر 1405
چکیده مقاله:
The increasing demand for clean, efficient, and economically viable energy technologies has intensified research on high-performance proton exchange membranes for fuel cell systems. In this study, advanced SPS@PE composite membranes were fabricated by incorporating MIL-۱۰۰(Cr)-COOH nanofillers at varying concentrations (۵, ۱۰, and ۱۵ wt%). Unlike previously reported fillers such as MIL-۵۳(Fe)-(COOH)₂, MIL-۱۰۰(Cr)-COOH provides a significantly higher BET surface area, larger mesoporous cages, and a greater density of accessible –COOH groups, enabling improved water retention and the formation of extended hydrogen-bonding networks within the polymer matrix. These structural advantages contribute to enhanced proton transport efficiency and a more favorable conductivity–permeability balance. Comprehensive characterization using FTIR, SEM, and BET confirmed strong interfacial interactions between the MOF particles and the SPS@PE matrix, resulting in improved mechanical integrity, thermal stability, and controlled membrane swelling. Electrochemical measurements revealed that the membrane containing ۱۰ wt% filler (MM-۱۰) offered the best overall performance, achieving a proton conductivity of ۰.۰۹۶۳ S·cm⁻¹ at ۸۰ °C and ۶۰% relative humidity—values surpassing those reported for many previously published SPS- and MOF-based membranes. Moreover, single-cell DMFC tests demonstrated a maximum power density of ۸۷ mW·cm⁻², confirming the excellent catalytic and transport properties of the optimized composite. These findings demonstrate that MIL-۱۰۰(Cr)-COOH is a highly effective functional filler that significantly enhances the durability, proton selectivity, and operational performance of SPS-based membranes, making them strong candidates for next-generation direct methanol fuel cell applications.
کلیدواژه ها:
Direct Methanol Fuel Cells (DMFCs) ، Sulfonated Polystyrene (SPS) ، Metal-Organic frameworks (MOFs) ، MIL-۱۰۰(Cr)-COOH ، Proton Conductivity ، Methanol Permeability
نویسندگان
Valiollah Mnadanipour
Department of Applied Chemistry, University of Gonabad, Gonabad, Iran
Gholamreza Karimipour
Department of Chemistry, Yasouj University, Yasouj, Iran
Morteza Montazerozohori
Department of Chemistry, Yasouj University, Yasouj, Iran
Masoumeh Salehi
Department of Chemistry, Yasouj University, Yasouj, Iran
مراجع و منابع این مقاله:
لیست زیر مراجع و منابع استفاده شده در این مقاله را نمایش می دهد. این مراجع به صورت کاملا ماشینی و بر اساس هوش مصنوعی استخراج شده اند و لذا ممکن است دارای اشکالاتی باشند که به مرور زمان دقت استخراج این محتوا افزایش می یابد. مراجعی که مقالات مربوط به آنها در سیویلیکا نمایه شده و پیدا شده اند، به خود مقاله لینک شده اند :