008240612s2023      us  |||||||||||||||c||eng  d
■001000016932396
■00520240214100453
■006m          o    d                
■007cr#unu||||||||
■020    ▼a9798380314411
■035    ▼a(MiAaPQ)AAI30492156
■040    ▼aMiAaPQ▼cMiAaPQ
■0820  ▼a540
■1001  ▼aPeltier,  Cheyenne  Ray.▼0(orcid)0000-0003-4654-2051
■24510▼aPolyethylene-Based  Anion  Exchange  Membranes  for  Energy  Conversion  and  Storage  Devices▼h[electronic  resource]
■260    ▼a[S.l.]:▼bCornell  University.  ▼c2023
■260  1▼aAnn  Arbor  :▼bProQuest  Dissertations  &  Theses,  ▼c2023
■300    ▼a1  online  resource(371  p.)
■500    ▼aSource:  Dissertations  Abstracts  International,  Volume:  85-03,  Section:  B.
■500    ▼aAdvisor:  Coates,  Geoffrey.
■5021  ▼aThesis  (Ph.D.)--Cornell  University,  2023.
■506    ▼aThis  item  must  not  be  sold  to  any  third  party  vendors.
■520    ▼aTo  mitigate  the  effects  of  climate  change  caused  by  greenhouse  gas  (GHG)  emissions  we  need  to  move  away  from  the  combustion  of  fossil  fuels  for  energy  production.  Thus,  developing  renewable  energy  conversion  and  storage  technologies  (water  electrolyzers,  hydrogen  fuel  cells,  and  redox  flow  batteries  (RFBs))  will  be  crucial  to  reducing  our  GHG  emissions.  Pairing  electrolyzers  and  fuel  cells  is  an  excellent  alternative  to  the  combustion  of  fossil  fuels  for  both  electricity  production  and  the  transportation  sectors.  Current  commercially  available  fuel  cells  and  electrolyzers  are  based  on  acidic  proton  exchange  membrane  (PEM)  systems  that  require  the  use  of  expensive  platinum-group  metal  (PGM)  electrocatalysts.  The  alkaline  analog,  anion  exchange  membrane  (AEM)  systems  can  allow  for  the  use  of  cheaper  non-PGM  electrocatalysts,  but  the  stability  and  performance  of  the  AEMs  still  need  improvement  to  become  commercially  viable.  Herein  we  synthesized  polyethylene-based  AEMs  via  ring-opening  metathesis  polymerization  (ROMP)  of  cation  functionalized  monomers  followed  by  hydrogenation.  We  tuned  the  properties  of  the  AEMs  to  fit  the  needs  of  each  device,  with  lower  ion  exchange  capacity  (IEC)  for  RFBs  and  higher  IEC  and  different  cationic  moieties  for  the  fuel  cell  applications.  RFBs  are  a  promising  solution  to  grid-scale  energy  storage  that  utilize  solvated  redox-active  species  to  store  charge.  However,  solubilizing  the  charge  storage  species  allows  for  their  crossover  through  the  separating  membrane,  causing  electrolyte  mixing  and  leads  to  capacity  fade  and  battery  failure.  In  Chapter  2,  we  synthesized  a  series  of  trimethylammonium-functionalized  polyethylene  AEMs  with  varied  IECs  and  employed  them  in  RFB  cells  to  assess  the  influence  of  IEC  on  electrolyte  crossover.  We  observed  a  direct  relationship  where  decreasing  the  IEC  reduced  the  electrolyte  crossover.  Additionally,  we  identified  an  AEM  that  exhibits  limited  electrolyte  crossover  and  stable  cycling  over  1000  charge/discharge  cycles.  In  Chapter  3,  we  synthesized  a  series  of  17  polyethylene-based  AEMs  with  different  quaternary  ammonium-functionalities.  The  initial  conductivity  and  conductivity  stability  was  determined  for  each  AEM  to  elucidate  the  relationship  between  cation  and  stability  once  the  cation  has  been  incorporated  into  a  polymer.  We  found  that  the  piperidinium-functionalized  AEM  resulted  in  the  highest  stability  under  alkaline  conditions.  Due  to  its  promising  stability,  it  was  chosen  for  further  analysis  in  a  fuel  cell  membrane  electrode  assembly  (MEA)  and  it  was  found  that  increasing  the  IEC  improved  the  MEA  performance.
■590    ▼aSchool  code:  0058.
■650  4▼aChemistry.
■650  4▼aPolymer  chemistry.
■650  4▼aEnergy.
■653    ▼aAnion  exchange  membranes
■653    ▼aFuel  cells
■653    ▼aPolymer  electrolytes
■690    ▼a0485
■690    ▼a0495
■690    ▼a0791
■71020▼aCornell  University▼bChemistry  and  Chemical  Biology.
■7730  ▼tDissertations  Abstracts  International▼g85-03B.
■773    ▼tDissertation  Abstract  International
■790    ▼a0058
■791    ▼aPh.D.
■792    ▼a2023
■793    ▼aEnglish
■85640▼uhttp://www.riss.kr/pdu/ddodLink.do?id=T16932396▼nKERIS▼z이  자료의  원문은  한국교육학술정보원에서  제공합니다.
■980    ▼a202402▼f2024