Membranes Based on PVdF–HFP and Alkylammonium Protic Ionic Liquids: Thermal and Transport Properties

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

Casting from a solution is used to obtain proton-conducting membranes based on a poly(vinylidenefluoride-co-hexafluoropropylene) copolymer doped with diethylammonium hydrogen sulfate and diethylammonium mesylate with different levels of doping. An IR spectroscopic study is performed, and the phase behavior of the obtained membranes, their thermal and electrochemical stability, and specific electrical conductivity are investigated. It is established that doping protic ionic liquids into PVdF-HFP copolymer reduces the degree of its crystallinity. It has been shown that all membranes are thermally stable up to 290–300°C, and their conductivity at 145°C varies from 1.6 to 10.4 mS cm–1, depending on the level of doping.

About the authors

L. E. Shmukler

Krestov Institute of Chemistry of Solutions, Russian Academy of Sciences

Email: les@isc-ras.ru
153000, Ivanovo, Russia

Yu. A. Fadeeva

Krestov Institute of Chemistry of Solutions, Russian Academy of Sciences

Email: les@isc-ras.ru
153045, Ivanovo, Russia

N. M. Stel’makh

Ivanovo State University of Chemical Technology

Email: les@isc-ras.ru
153000, Ivanovo, Russia

L. P. Safonova

Krestov Institute of Chemistry of Solutions, Russian Academy of Sciences

Author for correspondence.
Email: les@isc-ras.ru
153045, Ivanovo, Russia

References

  1. Nakamoto H., Watanabe M. // Chem. Commun. 2007. P. 2539. https://doi.org/10.1039/ B618953A
  2. Tang B., Gondosiswanto R., Hibbert D.B., Zhao C. // Electrochim. Acta 2019. V. 298. P. 413. https://doi.org/. electacta.2018.12.100
  3. Anouti M., Caillon-Caravanier M., Dridi Y. et al. // J. Phys. Chem. B 2008. V. 112. P. 13335. https://doi.org/10.1021/jp805992b
  4. Nair M.G., Mohapatra S.R. // Mater. Lett. 2019. V. 251. P. 148. https://doi.org/10.1016/j.matlet.2019.05.026
  5. Fernicola A., Panero S., Scrosati B. et al. // ChemPhysChem 2007. V. 8. P. 1103. https://doi.org/10.1002/cphc.200600782
  6. Wippermann K., Wackerl J., Lehnert W. et al. // J. Electrochem. Soc. 2015. V. 163. P. F25.https://doi.org/10.1149/2.0141602jes
  7. Lalia B.S., Yamada K., Hundal M.S. et al. // Appl. Phys. A 2009. V. 96. P. 661. https://doi.org/10.1007/s00339-009-5129-y
  8. Lee S.Y., Yasuda T., Watanabe M. // J. Power Sources 2010. V. 195. P. 5909. https://doi.org/10.1016/j.jpowsour.2009.11.045
  9. Nair M.G., Mohapatra S.R., Garda M.-R. et al. // Mater. Res. Express 2020. V. 7. P. 064005. https://doi.org/10.1088/2053-1591/ab9665
  10. Natha A.K., Talukdar R. // Int. J. Polym. Anal. Charact. 2020. V. 25. P. 597. https://doi.org/10.1080/1023666X.2020.1823732
  11. Cao Y., Tan Y.J., Li S. et al. // Nat. Electron 2019. V. 2. P. 75. https://doi.org/10.1038/s41928-019-0206-5
  12. Elwan H.A., Mamlouk M., Scott K. // J. Power Sources 2021. V. 484. P. 229197. https://doi.org/10.1016/j.jpowsour.2020.229197
  13. Siyahjani S., Oner S., Diker H. et al. // J. Power Sources 2020. V. 467. P. 228353. https://doi.org/10.1016/j.jpowsour.2020.228353
  14. Cao J.-H., Zhu B.-K., Xu Y.-Y. // J. Membr. Sci. 2006. V. 281. P. 446. https://doi.org/10.1016/j.memsci.2006.04.013
  15. Kumar S., Singh P.K., Agarwal D. et al. // Phys. Status Solidi A 2022. V. 219. P. 2100711. https://doi.org/10.1002/pssa.202100711
  16. Schauer J., Sikora A., Pliskova M. et al. // J. Membr. Sci. 2011. V. 367. P. 332. https://doi.org/10.1016/j.memsci.2010.11.018
  17. Singha M., Missan H.P.S. // ECS Trans. 2012. V. 50. P. 1199. https://doi.org/10.1149/05002.1199ecst
  18. Fernicola A., Panero S., Scrosati B. // J. Power Sources. 2008. V. 178. P. 591. https://doi.org/10.1016/j.jpowsour.2007.08.079
  19. Фадеева Ю.А., Кузьмин С.М., Шмуклер Л.Э., Сафонова Л.П. // Изв. АН. Сер. хим. 2021. № 1. С. 56. https://doi.org/10.1007/s11172-021-3056-z
  20. Malis J., Mazur P., Schauer J. et al. // Int. J. Hydrogen Energy 2013. V. 38. P. 4697. https://doi.org/10.1016/j.ijhydene.2013.01.126
  21. Terasawa N., Asaka K. // Mater. Today: Proc. 2020. V. 20. P. 265. https://doi.org/10.1016/j.matpr.2019.10.044
  22. Sharma S., Pathak D., Dhiman N., Kumar R. // Surf. Innovations 2017. V. 5. P. 251. https://doi.org/10.1680/jsuin.17.00019
  23. Shmukler L.E., Glushenkova E.V., Fadeeva Yu.A. et al. // J. Mol. Liq. 2019. V. 283. P. 338. https://doi.org/10.1016/j.molliq.2019.03.093
  24. Sharma S., Dhiman N., Pathak D., Kumar R. // Ionics 2016. V. 22. P. 1865. https://doi.org/10.1007/s11581-016-1721-2
  25. Xiang J., Chen R., Wu F. et al. // Electrochim. Acta 2011. V. 56. P. 7503. https://doi.org/10.1016/j.electacta.2011.06.103
  26. Шмуклер Л.Э., Федорова И.В., Груздев М.С. и др. // Изв. АН. Сер. хим. 2019. № 11. С. 2009. https://doi.org/10.1007/s11172-019-2660-7
  27. Cao Y., Mu T. // Ind. Eng. Chem. Res. 2014. V. 53. P. 8651. https://doi.org/10.1021/ie5009597
  28. Singh S.V.K., Singh R.K. // J. Mater. Chem. C 2015. V. 3. P. 7305. https://doi.org/10.1039/C5TC00940E
  29. Dzulkipli M.Z., Karim J., Ahmad A. et al. // Polymers 2021. V. 13. P. 1277. https://doi.org/10.3390/polym13081277
  30. Mishra R., Singh S.K., Gupta H. et al. // Energy Fuels 2021. V. 35. P. 15153. https://doi.org/10.1021/acs.energyfuels.1c02114
  31. Polat K. // Appl. Phys. A: Mater. Sci. Process. 2020. V. 126. P. 497. https://doi.org/10.1007/s00339-020-03698-w
  32. Pandey G.P., Hashmi S.A. // J. Power Sources 2009. V. 187. P. 627. https://doi.org/10.1016/j.jpowsour.2008.10.112
  33. Ribeiro M.C.C. // J. Mol. Liq. 2020. V. 310. P. 113178. https://doi.org/10.1016/j.molliq.2020.113178
  34. Franguelli F.P., Barta-Holló B., Petruševski V.M. et al. // J. Therm. Anal. Calorim. 2021. V. 145. P. 2907. https://doi.org/10.1007/s10973-020-09991-3
  35. Cai X., Lei T., Sun D., Lin L. // RSC Adv. 2017. V. 7. P. 15382. https://doi.org/10.1039/C7RA01267E
  36. Aravindan V., Vickraman P., Kumar T.P. // J. Non-Cryst. Solids 2008. V. 354. P. 3451. https://doi.org/10.1016/j.jnoncrysol.2008.03.009
  37. McGrath L.M., Jones J., Carey E., Rohan J.F. // ChemistryOpen 2019. V. 8. P. 1429. https://doi.org/10.1002/open.201900313
  38. Heacock R.A., Marion L. // Can. J. Chem. 1956. P. 1782. https://doi.org/10.1139/v56-231
  39. Zhong L., Parker S.F. // Roy. Soc. Open Sci. 2018. V. 5. P. 181363. https://doi.org/10.1098/rsos.181363
  40. Майоров В.Д., Волошенко Г.И., Либрович Н.Б. // Хим. физика. 2011. Т. 30. № 4. С. 43. https://doi.org/10.1134/S1990793111020357
  41. Ribeiro M.C.C. // J. Phys. Chem. B 2012. V. 116. P. 7281. https://doi.org/10.1021/jp302091d
  42. Sim L.N., Majid S.R., Arof A.K. // Vib. Spectrosc. 2012. V. 58. P. 57. https://doi.org/10.1016/j.vibspec.2011.11.005

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download
2.

Download (42KB)
Indexing metadata
3.

Download (146KB)
Indexing metadata
4.

Download (262KB)
Indexing metadata
5.

Download (226KB)
Indexing metadata
6.

Download (6KB)
Indexing metadata
7.

Download (74KB)
Indexing metadata

Copyright (c) 2023 Л.Э. Шмуклер, Ю.А. Фадеева, Н.М. Стельмах, Л.П. Сафонова

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».