TNT-Based sulfonated polynaphthylimides useful as proton exchange membranes for Fuel Cells (PEMFCs)

Abstract

PEMFC Fuel Cell uses a polymer membrane as an electrolyte. It is used in all applications with dynamic loads, especially in mobile applications but also as combined heat and power units in households. The development of the membranes ion-conductivity has much increased over the last 30 years. Today “Nafion”-based membranes achieve a power density up to 1 W/cm2 active area. In the last 10 years the successful adoption of the PEMFC in different prototypes could be demonstrated. For a market-introduction a few “teething problem” like life-time and costs have to be solved. In this context scientists have high expectations in the development of high-temperature membranes. Cells with these temperatures can be operated over 373 K. Regarding our investigations on the synthesis of aromatic condensation monomers and polymers based on 2,4,6-trinitrotoluene (TNT) we have developed new sidechain- sulfonated aromatic diamines (SCSADAs) and polymers there from. Generally these diamines are prepared using multistep synthetic procedures; as a result they are expensive and unavailable. Our approach shows that the acidic groups on the pendant phenyl groups are more stable to hydrolysis than those with acidic groups directly attached to themain chains.Acidifiedpolymers are stable up to 423 K. З використанням синтезованих ароматично конденсованих мономерів і полімерів на основі 2,4,6- тринітротолуолу (ТНТ) розроблені методи одержання нових ароматичних діамінів, що містять сульфонатні бічні ланцюги та полімерів на їх основі. Незважаючи на те, що такі діаміни описані в літературі, в запропонованій роботі розглянуто новий підхід до створення таких сполук, який є дешевшим і доступнішим. Враховуючи те, що сульфонатні групи знаходяться в бічних ланцюгах до фенольних груп, такі сполуки, порівняно із речовинами, які містять кислотні групи безпосередньо в головному ланцюгу, є більш термостійкими і витримують температуру до 423 К.