Improvement of proton-exchange membranes based on (1-x)(H3PO2/PVA)-xTiO2
Fecha
2017-04-24
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Editor
Universidad EAFIT
Resumen
Descripción
Using impedance spectroscopy (IS), differential scanning calorimetry (DSC), thermogravimetric analysis (TGA), and infrared spectroscopy (IR) techniques to study the polymer electrolyte membranes based on poly(vinyl alcohol) (PVA) and hypophosphorous acid (H3 PO2) with different titanium oxide nanoparticles (TiO$_2$) concentrations. The polymer systems (1-x)(H3 PO2/ PVA) + xTiO2 were prepared using the sol-casting method and different weight percent of TiO2, x= 10.0%. The DSC results show that the glass transition for molar fraction P/OH = 0.3 appears around 75°C and for the samples doped with TiO2 around 35°C the melting point for all membranes appear around 175°C. The FTIR spectra show changes in the profiles of the absorption bands with the addition of H3 PO2 and the different concentrations of TiO2. The IS results show dielectric and conductivity relaxations as well as a change in DC ionic conductivity with the TiO$_2$ content. The order of the ionic conductivity is about 10-2 S/cm for 5.0% of TiO2. The TGA in the heating run shows water loss that is in agreement with de DC conductivity measurements.
Usando las técnicas de espectroscopia de impedancia (IS), calorimetría de barrido diferencial (DSC), análisis termogravimetrico (TGA) y espectroscopia infrarroja (FTIR) se estudió el sistema polimérico (1—x)(H3PO2/ PVA) + xTiO2 el cual fue preparado usando el método de sol-casting a diferentes porcentaje de peso de nanopartículas de TiO2, x=10.0% Los resultados de DSC muestran que la transición vítrea para la fracción molar de P/OH = 0.3 emerge alrededor de 75°C y para las muestras dopadas con TiO2 alrededor de 35°C el punto de fusión para todas las membranas aparece alrededor de los 175°C. Los espectros de FTIR muestran cambios en los perfiles de las bandas de absorción con la adicción del H3PO2 y las diferentes concentraciones de TiO2. Los resultados de IS muestran relajaciones dieléctricas y de conductividad al igual que un cambio en la conductividad iónica DC con el contenido de TiO2. La conductividad iónica es del orden de 10-2 S/cm para 5.0% de TiO2. Los TGA en los barridos de calentamiento muestran pérdida de agua lo cual está de acuerdo con las medidas de conductividad DC.
Usando las técnicas de espectroscopia de impedancia (IS), calorimetría de barrido diferencial (DSC), análisis termogravimetrico (TGA) y espectroscopia infrarroja (FTIR) se estudió el sistema polimérico (1—x)(H3PO2/ PVA) + xTiO2 el cual fue preparado usando el método de sol-casting a diferentes porcentaje de peso de nanopartículas de TiO2, x=10.0% Los resultados de DSC muestran que la transición vítrea para la fracción molar de P/OH = 0.3 emerge alrededor de 75°C y para las muestras dopadas con TiO2 alrededor de 35°C el punto de fusión para todas las membranas aparece alrededor de los 175°C. Los espectros de FTIR muestran cambios en los perfiles de las bandas de absorción con la adicción del H3PO2 y las diferentes concentraciones de TiO2. Los resultados de IS muestran relajaciones dieléctricas y de conductividad al igual que un cambio en la conductividad iónica DC con el contenido de TiO2. La conductividad iónica es del orden de 10-2 S/cm para 5.0% de TiO2. Los TGA en los barridos de calentamiento muestran pérdida de agua lo cual está de acuerdo con las medidas de conductividad DC.