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Highly Durable Ether-Free Polyfluorene-Based Anion Exchange Membranes for Fuel Cell Applications
ACS Macro Letters ( IF 5.1 ) Pub Date : 2021-09-14 , DOI: 10.1021/acsmacrolett.1c00506 Fei Xu 1 , Yanbo Chen 1 , Bencai Lin 1 , Jing Li 1 , Ke Qiu 1 , Jianning Ding 2
ACS Macro Letters ( IF 5.1 ) Pub Date : 2021-09-14 , DOI: 10.1021/acsmacrolett.1c00506 Fei Xu 1 , Yanbo Chen 1 , Bencai Lin 1 , Jing Li 1 , Ke Qiu 1 , Jianning Ding 2
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The preparation of anion exchange membranes (AEMs) with excellent chemical and dimensional stability and high conductivity faces several challenges. In the present work, a novel ether-free durable polyfluorene (PF) without fluorine-bearing pendant piperidinium groups was synthesized by the Suzuki cross-coupling reaction. Alkyl groups were introduced into the backbone of PF to enhance the solubility and flexibility of PF-based AEMs, and the transparent and flexible polymer membrane showed a high conductivity of 80.44 mS cm–1 and excellent alkaline stability in 2 M KOH solution at 80 °C. Although the membrane possesses a high ion exchange capacity (IEC) (2.49 mequiv g–1), it exhibits a low swelling ratio (9.4% at 80 °C), excellent mechanical properties, and dimensional stability. The H2/O2 single cell assembled with PFPE-Pi exhibited a maximum power density of 661 mW cm–2 at a current density of 1280 mA cm–2 at 80 °C. The present work provides a simple and effective strategy for the preparation of ether-free polyfluorene-based AEMs with high conductivity, excellent mechanical properties, and dimensional stability for application in alkaline fuel cells.
中文翻译：
用于燃料电池应用的高度耐用的无醚聚芴基阴离子交换膜
制备具有优异化学和尺寸稳定性以及高电导率的阴离子交换膜 (AEM) 面临着若干挑战。在目前的工作中，通过 Suzuki 交叉偶联反应合成了一种新型无醚耐用聚芴（PF），不含含氟哌啶侧基。在 PF 的主链中引入烷基以增强 PF 基 AEM 的溶解性和柔韧性，透明且柔韧的聚合物膜在 80° 的 2 M KOH 溶液中表现出 80.44 mS cm -1的高电导率和优异的碱性稳定性C。尽管该膜具有高离子交换容量 (IEC) (2.49 mequiv g –1 )，但它表现出低溶胀率（80 °C 时为 9.4%）、优异的机械性能和尺寸稳定性。H用PFPE-Pi组装的2 /O 2单电池在80°C的电流密度为1280 mA cm -2时表现出661 mW cm -2的最大功率密度。本工作为制备用于碱性燃料电池的无醚聚芴基 AEM 提供了一种简单有效的策略，该 AEM 具有高导电性、优异的机械性能和尺寸稳定性。
更新日期：2021-10-19
中文翻译：
用于燃料电池应用的高度耐用的无醚聚芴基阴离子交换膜
制备具有优异化学和尺寸稳定性以及高电导率的阴离子交换膜 (AEM) 面临着若干挑战。在目前的工作中，通过 Suzuki 交叉偶联反应合成了一种新型无醚耐用聚芴（PF），不含含氟哌啶侧基。在 PF 的主链中引入烷基以增强 PF 基 AEM 的溶解性和柔韧性，透明且柔韧的聚合物膜在 80° 的 2 M KOH 溶液中表现出 80.44 mS cm -1的高电导率和优异的碱性稳定性C。尽管该膜具有高离子交换容量 (IEC) (2.49 mequiv g –1 )，但它表现出低溶胀率（80 °C 时为 9.4%）、优异的机械性能和尺寸稳定性。H用PFPE-Pi组装的2 /O 2单电池在80°C的电流密度为1280 mA cm -2时表现出661 mW cm -2的最大功率密度。本工作为制备用于碱性燃料电池的无醚聚芴基 AEM 提供了一种简单有效的策略，该 AEM 具有高导电性、优异的机械性能和尺寸稳定性。
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