與質(zhì)子交換膜燃料電池相比,基于陰離子交換膜的堿性燃料電池具有可使用非貴金屬催化劑、電極反應(yīng)速率高等優(yōu)點(diǎn),受到廣泛關(guān)注。目前,尚未開(kāi)發(fā)出一種與傳統(tǒng)質(zhì)子交換膜(如Nafion)相媲美的陰離子交換膜,這是由于基于有機(jī)陽(yáng)離子的陰離子交換膜的堿性穩(wěn)定性較差、陰離子傳導(dǎo)率較低。
中國(guó)科學(xué)院山西煤炭化學(xué)研究所研究員李南文課題組采用高效的“點(diǎn)擊化學(xué)”合成方法,成功制備不同結(jié)構(gòu)的季銨鹽型陰離子交換膜(包括側(cè)鏈型、梳型、側(cè)鏈/梳型等),并系統(tǒng)研究陰離子交換膜材料的化學(xué)結(jié)構(gòu)、膜性能與燃料電池壽命之間的關(guān)系。研究表明,側(cè)鏈型陰離子交換膜具有較高的氫氧根離子電導(dǎo)率(38.7mS/cm,20 oC)和堿性穩(wěn)定性(10 M NaOH,80 oC,200小時(shí)),但其堿性燃料電池的壽命較短,這是由于膜材料中的側(cè)鏈型季銨鹽發(fā)生降解反應(yīng);而堿性穩(wěn)定性差的芐基三甲胺季銨鹽陰離子交換膜的燃料電池壽命較長(zhǎng),并在電池壽命測(cè)試前后,其化學(xué)結(jié)構(gòu)沒(méi)有發(fā)生明顯變化。該研究為未來(lái)陰離子交換膜材料的設(shè)計(jì)和制備提供了重要的科學(xué)參考。相關(guān)研究成果發(fā)表在Energy & Environmental Science上。
近年來(lái),李南文帶領(lǐng)的研究團(tuán)隊(duì)利用高效的“點(diǎn)擊化學(xué)”反應(yīng),在聚合物中定量的引入具有不同結(jié)構(gòu)的有機(jī)陽(yáng)離子基團(tuán)和其他功能基團(tuán)(如交聯(lián)基團(tuán)、誘導(dǎo)相分離基團(tuán)等),制備出性能優(yōu)異的陰離子交換膜材料。通過(guò)“點(diǎn)擊化學(xué)”反應(yīng)和烷基化反應(yīng),得到1,2,3-三氮唑鹽陰離子交換材料,并利用模型化合物,研究1,2,3-三氮唑鹽陰離子交換膜的降解機(jī)理。通過(guò)定量的引入可交聯(lián)的疊氮基團(tuán),采用熱交聯(lián)的方法,得到高電導(dǎo)率、低吸水率的交聯(lián)的陰離子交換膜材料,該方法有效抑制了膜在水中的溶脹。通過(guò)引入長(zhǎng)的輸水鏈段,得到具有親水-疏水相分離結(jié)構(gòu)的陰離子交換膜材料,有利于膜內(nèi)陰離子的傳輸,其室溫下氫氧根離子電導(dǎo)率達(dá)到50.9 mS/cm。
研究工作得到了國(guó)家自然科學(xué)基金委、中科院百人計(jì)劃、山西省百人計(jì)劃、山西省青年面上基金項(xiàng)目的支持。
論文鏈接:http://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2018/ee/c7ee02468a#!divAbstract
- 華南理工大學(xué)殷盼超團(tuán)隊(duì) Angew:基于金屬氧簇-聚合物的高功率密度氫燃料電池?zé)o氟質(zhì)子交換膜 2024-01-26
- 過(guò)程工程所莊永兵等Macromolecules:聚酰亞胺材料用作無(wú)濕度環(huán)境寬溫域范圍(30-160°C)運(yùn)行的燃料電池質(zhì)子交換膜 2023-06-02
- 上海交大張永明教授、劉烽教授團(tuán)隊(duì)《Sci. Adv.》:具有“溪流-水庫(kù)”通道的質(zhì)子交換膜實(shí)現(xiàn)高溫低濕下高功率密度燃料電池 2023-05-25
- 長(zhǎng)春工大王哲教授團(tuán)隊(duì) Macromolecules:局部三維聚合物骨架與自組裝陽(yáng)離子協(xié)同構(gòu)建新型陰離子交換膜 2024-10-07
- 中科院長(zhǎng)春應(yīng)化所李宏飛團(tuán)隊(duì)/貴州大學(xué)李云琦團(tuán)隊(duì):自動(dòng)化人工智能技術(shù)高效設(shè)計(jì)聚合物膜材料 2023-12-17
- 中國(guó)科大徐銅文教授和楊正金教授《Macromolecules》綜述:聚合物電解質(zhì)膜當(dāng)前的挑戰(zhàn)與展望 2022-05-12
誠(chéng)邀關(guān)注高分子科技

- 新政·AI智控·增效三重賦能...
- 2025重慶橡塑展亮點(diǎn)劇透,行...
- 國(guó)產(chǎn)替代加速,跨國(guó)巨頭云集...
- 2025涂料原料選料大會(huì)
- 市場(chǎng)破300億!PMEC China 色...
- 搶先注冊(cè)!2025年西部橡塑展...
- “碼”上參觀預(yù)登記,好禮拿...
- 聚合物發(fā)泡行業(yè)技術(shù)培訓(xùn)(第...
- 《塑料改性及加工技術(shù)要領(lǐng)》...
- 中國(guó)生命科學(xué)“36%增速”密...
- 關(guān)于舉辦第六屆中國(guó)實(shí)驗(yàn)室發(fā)...
- 北林彭鋒教授團(tuán)隊(duì) Adv. Func...
- 四川大學(xué)梁坤能、鄧怡 ACS N...
- 貴州大學(xué)謝遠(yuǎn)鵬/呂夢(mèng)嵐團(tuán)隊(duì) ...
- 復(fù)旦大學(xué)彭娟教授團(tuán)隊(duì) ACS M...
- 浙工大劉善秋/中國(guó)科大李景...
- 天津大學(xué)宋東坡教授課題組 A...
- 化學(xué)所陳傳峰、韓瑩團(tuán)隊(duì) Ang...
- 東北林大劉守新教授團(tuán)隊(duì)《Ad...
- 北化楊衛(wèi)民/李好義團(tuán)隊(duì)《Com...
- 中國(guó)人民大學(xué)賀泳霖等 Small...
- 安理工王文新教授都柏林大學(xué)...