Molecular origin of enhanced proton conductivity in anhydrous ionic systems

YesIonic systems with enhanced proton conductivity are widely viewed as promising electrolytes in fuel cells and batteries. Nevertheless, a major challenge toward their commercial applications is determination of the factors controlling the fast proton hopping in anhydrous conditions. To address this issue, we have studied novel proton-conducting materials formed via a chemical reaction of lidocaine base with a series of acids characterized by a various number of proton-active sites. From ambient and high pressure experimental data, we have found that there are fundamental differences in the conducting properties of the examined salts. On the other hand, DFT calculations revealed that the internal proton hopping within the cation structure strongly affects the pathways of mobility of the charge carrier. These findings offer a fresh look on the Grotthuss-type mechanism in protic ionic glasses as well as provide new ideas for the design of anhydrous materials with exceptionally high proton conductivity

High temperature (HT) polymer electrolyte membrande fuel cells (PEMFC) - A review

One possible solution of combating issues posed by climate change is the use of the High Temperature (HT) Polymer Electrolyte Membrane (PEM) Fuel Cell (FC) in some applications. The typical HT-PEMFC operating temperatures are in the range of 100e200 o C which allows for co-generation of heat and power, high tolerance to fuel impurities and simpler system design. This paper reviews the current literature concerning the HT-PEMFC, ranging from cell materials to stack and stack testing. Only acid doped PBI membranes meet the US DOE (Department of Energy) targets for high temperature membranes operating under no humidification on both anode and cathode sides (barring the durability). This eliminates the stringent requirement for humidity however, they have many potential drawbacks including increased degradation, leaching of acid and incompatibility with current state-of-the-art fuel cell materials. In this type of fuel cell, the choice of membrane material determines the other fuel cell component material composition, for example when using an acid doped system, the flow field plate material must be carefully selected to take into account the advanced degradation. Novel research is required in all aspects of the fuel cell components in order to ensure that they meet stringent durability requirements for mobile applications.Web of Scienc

Synthesis and characterization of polymers that present ionic conductivity

Fuel cells have gained increased attention in recent years as an efficient and environmentally friendly technology of power source. Among others, polymer electrolyte membrane fuel cells (PEMFCs) is one of the most promising candidates for use in vehicular, portable and residential applications. The currently well-developed PEMFC technology is based on perfluorosulfonic acid (PFSA) polymer electrolytes and particularly Nafion. Despite its advantages, Nafion has some severe disadvantages that relate to its high cost and its limited operation temperature (120 oC), περιλαμβάνει αρκετά πλεονεκτήματα όπως αύξηση της καταλυτικής ενεργότητας, αύξηση της ανεκτικότητας του καταλύτη σε CO, απλούστευση του συστήματος ψύξης κ.ά. Αυτά έχουν ως αποτέλεσμα τη δυνατότητα χρήσης λιγότερου καθαρού υδρογόνου στην τροφοδοσία, την απλούστευση της κατασκευής και της λειτουργίας της κυψελίδας και τελικά τη σημαντική μείωση του συνολικού κόστους. Τα τελευταία χρόνια υπάρχει έντονη δραστηριότητα προς την κατεύθυνση εύρεσης πολυμερικών μεμβρανών που να παρουσιάζουν και να διατηρούν συνδυασμό ιδιοτήτων σε υψηλές θερμοκρασίες, για τη χρήση τους ως ηλεκτρολύτες σε PEMFCs υψηλής θερμοκρασίας. Ένας ιδανικός πολυμερικός ηλεκτρολύτης θα πρέπει να είναι ανθεκτικός, να έχει καλές μηχανικές ιδιότητες, χημική , θερμική και οξειδωτική σταθερότητα και υψηλή ιοντική αγωγιμότητα η οποία εξαρτάται από την ικανότητά του να εμποτίζεται με Η3ΡΟ4. Η δική μας προσέγγιση για την ανάπτυξη πολυμερικών ηλεκτρολυτών υψηλής θερμοκρασίας σχετίζεται με τη σύνθεση αρωματικών πολυαιθέρων που φέρουν ομάδες πυριδίνης στην κύρια αλυσίδα τους. Οι αρωματικοί πολυαιθέρες είναι ελκυστικές πολυμερικές δομές, αφού είναι γνωστό ότι χαρακτηρίζονται από υψηλή θερμική και χημική σταθερότητα. Η εισαγωγή των πολικών ομάδων πυριδίνης είχε στόχο την ύπαρξη κέντρων που μπορούν να αλληλεπιδράσουν με το Η3ΡΟ4, προσδίδοντας έτσι την απαιτούμενη ιοντική αγωγιμότητα. Έτσι, η είσοδος των ομάδων πυριδίνης έγινε μέσω τριών μονομερών διολών που περιείχαν έναν ή δύο δακτυλίους πυριδίνης. Η κύρια αντίδραση για τη σύνθεση αυτών των μονομερών ήταν η αντίδραση σύζευξης Suzuki. Στη συνέχεια, οι αρωματικοί πολυαιθέρες προέκυψαν από υψηλής θερμοκρασίας πολυμερισμό συμπύκνωσης των παραπάνω αρωματικών διολών με αρωματικά διφθορίδια. Αρχικά, συντέθηκαν ομοπολυμερή με μία (PPyPO) και δύο (PQDPyEtO) ομάδες πυριδίνης στην αλυσίδα και ακολούθησε χαρακτηρισμός των ιδιοτήτων τους με συμβατικές τεχνικές. To PPyPO, παρουσίασε καλές μηχανικές ιδιότητες, υψηλές Τg, υψηλή θερμική και οξειδωτική σταθερότητα, ικανότητα εμποτισμού με Η3ΡΟ4 και υψηλές τιμές ιοντικής αγωγιμότητας. Το ομοπολυμερές PQDPyEtO συντέθηκε στην προσπάθεια αύξησης των πολικών κέντρων στην κύρια αλυσίδα του πολυμερούς. Για τη λήψη διαλυτού πολυμερούς, χρησιμοποιήθηκε υποκατεστημένη διόλη η οποία είχε ως αποτέλεσμα τη σημαντική μείωση της Τg του τελικού υλικού. Ακολούθως, παρασκευάστηκαν συμπολυμερή της υποκατεστημένης πενταπυρηνικής διόλης με τη διφαινόλη Α. Ανάλογα με το ποσοστό της διόλης, προέκυψαν μικρού και μεγάλου μοριακού βάρους συμπολυμερή οδηγώντας σε κακής και καλής ποιότητας films, αντίστοιχα. Στη συνέχεια, παρασκευάστηκαν μίγματα των πολυμερών που συντέθηκαν, τα οποία έγιναν με στόχο το συνδυασμό των επιθυμητών ιδιοτήτων των επιμέρους συστατικών στο τελικό πολυμερικό υλικό. Σε όλες τις περιπτώσεις ελήφθησαν αναμίξιμα μίγματα με υψηλές Tg, υψηλή οξειδωτική σταθερότητα, υψηλά ποσοστά εμποτισμού με Η3ΡΟ4. Μετά τη σύνθεση νέων πολυμερών, την παρασκευή μιγμάτων και το χαρακτηρισμό των ιδιοτήτων τους, ακολούθησε επιλογή κάποιων από αυτά για την εφαρμογή τους σε κυψελίδα καυσίμου τύπου ΡΕΜ. Μεταξύ των πολυμερών και των συμπολυμερών, το πολυμερές PPyPO είναι αυτό που πληρεί όλες τις προϋποθέσεις για τη χρησιμοποίησή του ως ηλεκτρολύτη σε PEMFC. Ωστόσο, η μορφολογική αστάθεια που παρουσίασε κατά τον εμποτισμό του δεν επέτρεψε το τελικό στάδιο της μελέτης του σε πραγματικές συνθήκες λειτουργίας. Ο συνδυασμός του PPyPO με το συμπολυμερές PPy(50)coPSF, οδήγησε σε υλικά που διατηρούν τη διαστατική τους σταθερότητα μετά από τον εμποτισμό με Η3ΡΟ4. Εκτός αυτού του συστήματος, παρασκευάστηκαν και άλλα μίγματα των συμπολυμερών που συντέθηκαν με το PPy(50)coPSF. Ανάμεσα στις διάφορες συστάσεις που μελετήθηκαν επελέγησαν οι 50/50, δεδομένου ότι αυτές πληρούσαν όλες τις προϋποθέσεις για τη χρήση τους ως ηλεκτρολύτες σε υψηλής θερμοκρασίας PEMFCs. Έτσι, ακολούθησε η κατασκευή των ΜΕΑ χρησιμοποιώντας ως ηλεκτρολύτες τα παραπάνω μίγματα. Οι ΜΕΑ τοποθετήθηκαν σε μοναδιαίες κυψελίδες διαστάσεων 2x2 cm2 και 5x5 cm2 και μελετήθηκε η απόδοσή τους κατά τη λήψη διαγραμμάτων τάσης-έντασης στη θερμοκρασιακή περιοχή 130-150 oC. Τα αποτελέσματα που ελήφθησαν ήταν συγκρίσιμα με του PBI σε αντίστοιχες συνθήκες μέτρησης. Τέλος, έγινε προκαταρτική μελέτη του μηχανισμού αγωγής των πρωτονίων καθώς και μελέτη της εξάρτησης της ιοντικής αγωγιμότητας από τη θερμοκρασία και την υγρασία

Τα ξυλόγλυπτα τέμπλα των Μονών της Αχαϊας του 18ου και 19ου αιώνα (αναφορά του τέμπλου στη Ζωγραφική και στη Λογοτεχνία)

Στην παρούσα μελέτη γίνεται μια ενδελεχής προσέγγιση και παρουσίαση του ξυλόγλυπτου διακόσμου των μεταβυζαντινών τέμπλων στον Ελλαδικό χώρο γενικότερα και ειδικότερα στα τέμπλα των Μονών της Αχαΐας και συγκεκριμένα των Μονών Μακελλαριάς Καλαβρύτων, Ταξιαρχών Αιγίου, Αγίων Πάντων Τριταίας, Αγίας Μαρίνας Μαρίτσας και Αγίων Θεοδώρων Αροανίας.In the present study a thorough approach and presentation of the wood-carved decoration of the post-Byzantine iconostasis in Greece in general and in particular in the iconostasis of the Monasteries of Achaia and specifically of the Monasteries of Makellaria Kalavrita, Taxiarchon Aigio, Agion Panton Tritaias, Agias Marinas Maritsas and St Theodoroi Aroanias

High Temperature PEM Fuel Cell Stacks with Advent TPS Meas

High power/high energy applications are expected to greatly benefit from high temperature Polymer Electrolyte Membrane Fuel Cells (PEMFCs). In this work, a combinatorial approach is presented, in which separately developed and evaluated MEAs, design and engineering are employed to result in reliable and effective stacks operating above 180°C and having the characteristics well matched to applications including auxiliary power, micro combined heat and power, and telecommunication satellites

High Temperature PEM Fuel Cell Stacks with Advent TPS Meas

High power/high energy applications are expected to greatly benefit from high temperature Polymer Electrolyte Membrane Fuel Cells (PEMFCs). In this work, a combinatorial approach is presented, in which separately developed and evaluated MEAs, design and engineering are employed to result in reliable and effective stacks operating above 180°C and having the characteristics well matched to applications including auxiliary power, micro combined heat and power, and telecommunication satellites