制造具有高维稳定性和离子导电性的双功能细菌纤维素基复合离子交换膜
Fei Wang1,2, Ting Qu1, Huiyu Yang1
1Hubei Engineering & Technology Research Center for Functional Materials from Biomass, School of Chemistry and Material Science, Hubei Engineering University, Xiaogan, Hubei 432000, China.
ACS applied materials & interfaces
|January 5, 2024
概括
这项研究开发了使用细菌纤维素和多氧化物的先进离子交换膜 (AEM),以克服稳定性和导电性之间的权衡. 新的复合膜显示出出色的尺寸稳定性和高氧离子导电性.
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:
- 离子交换膜 (AEM) 对于使用非贵金属的电化学装置至关重要.
- 在AEM开发中的一个重大挑战是尺寸稳定性和离子导电性之间的权衡.
- 现有的AEM经常难以平衡机械完整性和高效的离子传输.
研究的目的:
- 开发一种新的策略,在AEM中同时优化尺寸稳定性和离子导电性.
- 使用细菌纤维素和聚氧化) 创建一个复合膜,克服固有的权衡效应.
- 调查双功能多孔支和交叉连接剂在提高AEM性能方面的作用.
主要方法:
- 功能化细菌纤维素 (PBC) 用作多孔的支持和填充剂.
- 化聚烯氧化物 (Br-PPO) 作为交叉连接剂和填充剂.
- 通过将PBC和四分化PPO (QPPO) 结合起来,制造出一个复合膜 (填充QPPO的PBC).
主要成果:
- 复合膜表现出极好的尺寸稳定性,低膨胀率为10.35%,吸水率为81.83%.
- 在80°C时,氧化离子导电率达到62.58mS cm−1,比纯QPPO膜增加235.93%.
- 交叉连接策略有效地改善了机械性能和有限的维度变化.
结论:
- 结合填充和交叉链接的双重功能策略有效地解决了AEM中的权衡效应.
- 开发的PBC/QPPO复合膜在电化学应用中表现出卓越的性能.
- 这种方法为设计高性能AEM提供了一个有希望的途径.
