| 双哌啶离子侧链型聚芳基亚烷阴离子交换膜的制备 |
| 作者: 王家理1, 张旭强1, 曹家赫2, 李贤明1, 黄圣梅1, 赵春辉1*, 张秋根2 |
| 单位: 1. 南昌航空大学 材料科学与工程学院, 南昌 330063; 2. 厦门大学 化学化工学院, 厦门 361005 |
| 关键词: 阴离子交换膜; 电解水制氢; 微相分离结构; 耐碱稳定性 |
| DOI号: 10.16159/j.cnki.issn1007-8924.2026.03.002 |
| 分类号: TQ116.2+1; O632.7 |
| 出版年,卷(期):页码: 2026, 46(3):13-0 |
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摘要: |
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开发兼具高离子电导率、优异化学稳定性和良好尺寸稳定性的阴离子交换膜(AEM)是电解水制氢技术的关键方向。通过超酸催化反应,制备了一系列以聚(芴基-三联苯-亚烷)为主链和以双哌啶离子为阳离子的侧链型阴离子交换膜。研究结果表明,该系列膜均呈现出微相分离结构,并表现出较高的离子电导率以及良好的尺寸稳定性和化学稳定性。其中,PFTT-MePi-0.5膜在80 ℃下,Cl-和OH-电导率分别达45.14 mS/cm和120.07 mS/cm,同时其含水率为18.79%,溶胀度低于5%;在70 ℃下,1 mol/L NaOH溶液中浸泡1 200 h后,其电导率保持率在93%以上。此外,基于该膜组装的AEMWE单电池在80 ℃、2.0 V、1 mol/L KOH条件下,实现2.1 A/cm2电流密度;在1 A/cm2恒流工况下连续运行1 200 h后,电压衰减率仅为117 μV/h,且膜结构保持完整,未出现破损。 |
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The development of anion exchange membranes (AEMs) with high ionic conductivity, excellent alkaline stability, and good dimensional stability is a crucial direction in hydrogen production via water electrolysis. Through superacid-catalyzed polymerization, a series of side chain type anion exchange membranes were synthesized with poly(fluorenyl arylene alkylene) as the main chain and bis-pyridinium as the cation. All the AEMs exhibited a microphase-separated structure, high ionic conductivity, as well as good dimensional and alkaline stability. The PFTT-MePi-0.5 AEM exhibited Cl- and OH- conductivities of 45.14 mS/cm and 120.07 mS/cm at 80 ℃, with a water uptake of 18.79% and a swelling ratio below 5%. After immersion in 1 mol/L NaOH solution at 70 ℃ for 1 200 hours, the OH- conductivity retention exceeded 93%. Moreover, an AEMWE single cell assembled with this membrane achieved a current density of 2.1 A/cm2 at 80 ℃, 2.0 V, and 1 mol/L KOH. Under a constant current density of 1 A/cm2, the cell operated continuously for 1 200 hours with a voltage decay rate of only 117 μV/h, maintaining membrane integrity without damage. |
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基金项目: |
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国家自然科学基金地区项目(52263018); 江西省自然科学基金优秀青年项目(20242BAB22015) |
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作者简介: |
| 第一作者简介: 王家理(2002-),男,江西上饶人,硕士研究生,主要从事阴离子交换膜的研究.*通讯作者,E-mail:zhao.chunhui@nchu.edu.cn |
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参考文献: |
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[1]尹卓毓, 吴洪, 姜忠义. 阴离子交换膜离子传导率与耐碱稳定性研究进展[J]. 膜科学与技术, 2023, 43(6): 112-127. |
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