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用于碱性水电解的增强型凝胶态聚苯并咪唑氢分离器
Energy & Environmental Science ( IF 32.4 ) Pub Date : 2022-09-16 , DOI: 10.1039/d2ee01922a
Muhammad Luthfi Akbar Trisno 1, 2 , Asridin Dayan 1, 2 , Su Ji Lee 1 , Franz Egert 3 , Martina Gerle 3 , Mikkel Rykær Kraglund 4 , Jens Oluf Jensen 4 , David Aili 4 , Aleksandra Roznowska 5 , Artur Michalak 5 , Hyun S. Park 1, 2, 6 , Fatemeh Razmjooei 3 , Syed-Asif Ansar 3 , Dirk Henkensmeier 1, 2, 7
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提出了一种新的膜制造工艺,其中 PBI 从磷酸溶液中浇铸而成,并通过浸入 KOH 溶液中转化为 KOH 掺杂膜。在室温下,这种膜显示出 300 mS cm -1的非常高的电导率在 25 wt% KOH 溶液中,比使用 DMAc 浇铸的传统 PBI 膜高 3 倍。虽然 PBI 在 KOH 溶液中的溶胀是高度各向异性的,但磷酸浇铸膜在浸入 KOH 溶液时会各向同性地收缩,这表明可能阻碍离子通过膜转移的有序的、可能是层状的结构被转移到一个凝胶状态。WAXS 分析进一步支持了这一点。DFT 计算表明 WAXS 中的宽信号与氢键咪唑啉之间的距离有关。KOH 掺杂的 PBI 的柔软特性通过多孔载体的增强得到缓解。通过使用 PTFE 支撑,拉伸强度从 2 MPa 增加到 32 MPa,杨氏模量从 19 增加到 80 MPa。在 80 °C 下浸入 25 wt% KOH 中表明稳定性高。在电解槽中,传统的 PBI 膜在 200 小时内失效。与此相反,PTFE 支撑的隔板达到 1.8 A cm-2在 1.8 V 下运行 1000 小时无故障,这是迄今为止离子溶剂膜最长的运行时间。



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更新日期:2022-09-16
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