ナフィオン膜による非フィッキアの水蒸気吸着ダイナミクス

飽和蒸気からの吸収のダイナミクスNAFIONの乾燥空気への水脱着1100 EWイオノマーは、51〜606ミクロムの間のフィルムの厚さ、30〜90度の温度で測定されています。吸収または脱着のために、膜の厚さで正規化された時間に対してプロットされたT/L2。脱着データは、拡散が迅速であり、界面の質量輸送抵抗が水損失の速度制限プロセスであるモデルによってよく適合しました。吸水は、2段階のプロセスによって記述されています。早い時期には、界面の質量輸送が吸水を制御し、より長い時間で、吸水はポリマーの膨張と弛緩のダイナミクスによって制御されます。

Dynamics of water absorption from a saturated vapor and water desorption into dry air for Nafion 1100 EW ionomers have been measured for film thicknesses between 51 and 606 microm and at temperatures ranging from 30 to 90 degrees C. Water absorption and desorption exhibit two distinct non-Fickian characteristics: (1) desorption is 10 times faster than absorption and (2) the normalized mass change does not collapse to a single master curve when plotted against time normalized by membrane thickness squared, t/l2, for either absorption or desorption. Water desorption data were fit well by a model in which diffusion is rapid and interfacial mass transport resistance is the rate-limiting process for water loss. Water absorption is described by a two-stage process. At early times, interfacial mass transport controls water absorption, and at longer times, water absorption is controlled by the dynamics of polymer swelling and relaxation.