平面的结构通常会导致高度致密的聚合物结构,这限制了阴离子交换膜(AEMs)在实际应用中的气体和水的有效传输。在聚合物主链中引入适当的支化结构和侧链结构可以有效平衡AEMs各种性能。
图2 Trip-PTP 和 Trip-PTP-O-x 聚合物的合成。
图 3 Trip-PTP 和 Trip-PTP-O-x (x=10, 20, 30, 40)的 1H NMR 谱图。
图4 Trip-PTP-100 和 Trip-PTP-O-x 膜的(a)吸水率,(b) 溶胀率,(c) 热稳定性曲线,(d) 应力-应变曲线,(e) OH- 电导率和 (f) Arrhenius 图。
图5 Trip-PTP-O-40 膜的 (a) 氧化稳定性测试,(b) 碱性稳定性测试,(c) 碱性处理前后的机械性能变化和 (d) 1H NMR谱图。
图6 (a) Trip-PTP-O-40 膜在 80 °C 的不同背压下的 H2/O2 燃料电池性能。(b) 在相同测试条件下,Trip-PTP-O-40 膜与商用膜 Versogen A20 的 H2/O2 燃料电池性能比较。(c) 基于 Trip-PTP-O-40 膜的燃料电池在 0.1 A cm-2 和 70 °C 下的耐久性。
结论:总的来说,这项工作中选择的具有自组装效应的烷氧基阳离子侧链,一方面允许构建良好的氢键网络,以增强膜内的水管理。另一方面,烷氧基的偶极效应驱动离子簇聚集形成 OH- 通道以进行离子传输。选定的具有局部三维结构的支化聚合物主链增加了膜内的自由体积,同时有效地限制了膜的溶胀。上述两种组分相互补偿并协同平衡了 AEMs的各项性能。
原文链接:Synergistic Effect of Localized Three-Dimensional Polymer Backbone and Self-Assembling Cation for the Construction of Novel Anion Exchange Membrane
Jialin Zhao, Jian Gao, Yijia Lei, Shiyao Sun, Jingyi Wu, Na Li, Jiahao Lu, Yifang Chang, Jiayao Yang, Zhe Wang?
https://doi.org/10.1021/acs.macromol.4c02084
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