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In this study, we performed density functional theory (DFT) calculations to elucidate the effect of sulfonic acid functional group on the hydrophilicity of polybenzimidazole (PBI). We investigated the adsorption of $H_2O$ molecules on sulfonated PBI (SPBI) and on disulfonated PBI (DSPBI) with cis- or trans-conformation. We analyzed electronic properties such as charge re-distribution and electronic band gap in terms of the optimized structure of PBI systems. We found that PBI with higher degree of sulfonation shows greater hydrophilicity and that trans-DSPBI shows greater hydrophilicity than cis-DSPBI.
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Q. F. Li. / 2009 / High Temperature Proton Exchange Membranes Based on Polybenzimidazoles for Fuel Cells / Prog. Polym. Sci 34:449~477
T. S. Chung / 1997 / A Critical Review of Polybenzimidazoles : Historical Development and Future R&D / J. Macromol. Sci. R M C C37:277~301
E. W. Neuse / 1982 / Aromatic Polybenzimidazoles-Syntheses, Properties, and Applications / Adv. Polym. Sci 47:1~42
J. M. Bae. / 2002 / Properties of Selected Sulfonated Polymers as Proton-conducting Electrolytes for Polymer Electrolyte Fuel Cells / Solid State Ionics 147:189~194
M. Kawahara. / 2000 / Relationship between Absorbed Water and Proton Conductivity in Sulfopropylated Poly(benzimidazole) / Polym. Adv. Technol 11:544~547
T. S. Chung / 1997 / A Critical Review of Polybenzimidazoles : Historical Development and Future R&D / J. Macromol. Sci. R M C C37:277~301
E. W. Neuse / 1982 / Aromatic Polybenzimidazoles-Syntheses, Properties, and Applications / Adv. Polym. Sci 47:1~42
J. M. Bae. / 2002 / Properties of Selected Sulfonated Polymers as Proton-conducting Electrolytes for Polymer Electrolyte Fuel Cells / Solid State Ionics 147:189~194
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