Fractal Inorganic-Organic Interfaces in Hybrid Membranes for Efficient Proton Transport

Autor: Amaury Patissier, Vasana Maneeratana, Clément Sanchez, Karine Valle, Thierry Azaïs, Christel Laberty-Robert, Gérard Gebel, Manuel Maréchal, John D. Bass
Přispěvatelé: Laboratoire de Chimie de la Matière Condensée de Paris (site Paris VI) (LCMCP (site Paris VI)), Université Pierre et Marie Curie - Paris 6 (UPMC)-Collège de France (CdF (institution))-Ecole Nationale Supérieure de Chimie de Paris - Chimie ParisTech-PSL (ENSCP), Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Ecole Superieure de Physique et de Chimie Industrielles de la Ville de Paris (ESPCI Paris), Université Paris sciences et lettres (PSL), CEA Le Ripault (CEA Le Ripault), Direction des Applications Militaires (DAM), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA), Laboratoire d'Electrochimie et de Physico-chimie des Matériaux et des Interfaces (LEPMI ), Institut de Chimie du CNRS (INC)-Institut National Polytechnique de Grenoble (INPG)-Institut polytechnique de Grenoble - Grenoble Institute of Technology (Grenoble INP )-Université Joseph Fourier - Grenoble 1 (UJF)-Université Savoie Mont Blanc (USMB [Université de Savoie] [Université de Chambéry])-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Structures et propriétés d'architectures moléculaire (SPRAM - UMR 5819), Institut Nanosciences et Cryogénie (INAC), Université Grenoble Alpes [2016-2019] (UGA [2016-2019])-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Grenoble Alpes [2016-2019] (UGA [2016-2019])-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Chaire Chimie des matériaux hybrides, Laboratoire de Chimie de la Matière Condensée de Paris (LCMCP), Institut de Chimie du CNRS (INC)-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), LRC program through the CEA Ripault, NSF, Université Joseph Fourier - Grenoble 1 (UJF)-Institut polytechnique de Grenoble - Grenoble Institute of Technology (Grenoble INP )-Institut National Polytechnique de Grenoble (INPG)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Université Savoie Mont Blanc (USMB [Université de Savoie] [Université de Chambéry])-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Grenoble Alpes [2016-2019] (UGA [2016-2019])-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Grenoble Alpes [2016-2019] (UGA [2016-2019])-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Jazyk: angličtina
Rok vydání: 2013
Předmět:
Zdroj: Advanced Functional Materials
Advanced Functional Materials, Wiley, 2013, 23 (22), pp.2872-2880. ⟨10.1002/adfm.201202701⟩
Advanced Functional Materials, 2013, 23 (22), pp.2872-2880. ⟨10.1002/adfm.201202701⟩
ISSN: 1616-301X
1616-3028
Popis: International audience; A facile method for preparing highly conductive hybrid organic-inorganic membranes is reported. These membranes are synthesized using an electrospinning process with a sol-gel-based solution containing PVDF-HFP (polyvinylidenefluoride-hexafluoropropylene), functionalized or not functionalized silicon alkoxides, and additives. Proton conduction measurements highlight that these hybrid membranes exhibit conductivity value of 101 mS/cm at 120 degrees C under 80% RH (relative humidity), comparable to the best Nafion measured under the same conditions. These membranes have a proton conductivity-humidity variation close to Nafion and a modulus value higher than that for Nafion above 80 degrees C. Their proton conductivity value is about 15 mS/cm under 50% RH, and it constitutes one of the highest values reported. These interesting properties are related to the microstructure of the electrospun membranes that have been characterized using field emission scanning electron microscopy (FE-SEM) and small angle neutron scattering (SANS). The electrospun membranes are made composed of a bundle of fibers surrounded by a functionalized silica network. The bundle of fibers corresponds to the assembly of small polymer fibers surrounded by small anisotropic functionalized silica domains. Coupling the reactive chemistry of the sol-gel-based process with electrospinning allows the design of hybrid membranes with fractal hydrophobic/hydrophilic interfaces exhibiting different length scales.
Databáze: OpenAIRE