使用石墨烯氧化物/聚硫复合纳米纤维制造和表现评价的阴离子交换膜

科学领域:

• 材料科学 材料科学 材料科学
• 电化学 电化学 电化学
• 聚合物科学 聚合物科学

背景情况:

• 阴离子交换膜 (CEM) 对于能源的产生和储存至关重要,使阴离子运输成为可能,同时阻断电子流.
• 现有的CEM在实现低电阻,高选择性和长期稳定性同时面临挑战.
• 石墨烯氧化物 (GO) 和聚硫 (PES) 正在探索它们在先进的膜制造中的潜力.

研究的目的:

• 使用电GO/PES复合纳米纤维设计一个高性能CEM.
• 为了研究不同的GO度对膜性质的影响.
• 为了评估与标准的Nafion膜相比制造的CEM的性能.

主要方法:

• 制造具有不同GO度的电GO/PES复合纳米纤维.
• 用纳米纤维基质的孔填充纳离子体,以创建CEM.
• 膜性质的表征,包括水友性,形态,机械强度,永久选择性和面积电阻.
• 与类似厚度的Nafion膜进行比较分析.

主要成果:

• 使用1%GO/PES纳米纤维基质的CEM表现出增强的水友性,改善的形态和优越的机械性能.
• 1%的GO/PES孔隙填充CEM表现出85.75%的永久选择性和111J/m3的性.
• 与Nafion膜相比,复合CEM显示出12.8%更好的选择性和4.3倍更高的性,面积电阻低4.0倍 (3.7 Ω cm2).

结论:

• 用离子体加强的GO/PES纳米纤维结构有效地减少了复合材料膜厚度,而不会牺牲机械强度.
• 开发的CEM具有出色的面积阻力和机械性能,适合电化学应用.
• 这种复合膜设计显示出在各种基于电化学膜的系统中使用的巨大潜力.