聚酮树脂直接改性的阴离子交换膜用于碱性燃料电池

发布时间:2019年09月01日

碱性阴离子膜燃料电池(AEMFCs)是解决能源和环境问题的重要工具。但是其中作为核心部件的阴离子交换膜,依然受困于较低的离子电导率和较差稳定性,包括化学稳定性和热稳定性。因此通过便捷低成本的方法制备具有高电导率和良好稳定性的阴离子交换膜是燃料电池研究中亟待解决的问题。本工作通过Paal-Knorr反应和季铵化反应使用二元胺直接改性商品化的工程塑料聚酮(PK),制备了一种具有高离子电导率和良好综合稳定性的侧链型阴离子交换膜(AEM)。并发现二胺的加入量可以有效地调节制备的聚酮基阴离子交换膜(QAFPK-AEM)的微相形态和性质。拉伸强度从18.6MPa增加到38.6MPa,离子交换容量(IEC)从1.11mmol / g增加到2.71mmol / g,这取决于添加的二胺的量。其中IEC为1.43mmol / g的QAFPK-1-6-AEM在25℃下的氢氧化物电导率最高为65mS / cm,在80℃时为96.8mS / cm,在80℃下在2mol / L KOH(aq)中老化处理192小时后它依然能保持70%的初始离子电导率。此外,当组装的QAFPK-1-6-AEM的单电池在50℃下工作时,峰值功率密度达到129mW/cm2。因此,我们制备的聚酮基阴离子交换膜在阴离子交换膜燃料电池(AEMFC)中显示出较大应用潜力。

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Yi-Cun Zhou, Ling Zhou, Chang-Ping Feng, Xiao-Tian Wu, Rui-Ying Bao, Zheng-Ying Liu, Ming-Bo Yang, Wei Yang* Direct Modification of Polyketone Resin for Anion Exchange Membrane of Alkaline Fuel Cells, Journal of Colloid and Interface Science, Accepted. 录用时间:2019.08.24.

全文链接:https://doi.org/10.1016/j.jcis.2019.08.086