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Novel Hydrophobic Covalent Cross-Linking Poly(terphenyl Isatin Piperidinium) with Poly(triphenylpyridine) for Anion Exchange Membranes
ACS Applied Energy Materials ( IF 5.4 ) Pub Date : 2024-07-16 , DOI: 10.1021/acsaem.4c01209 Shujing Tuo 1 , Yajie Dai 1 , Lin Tian 1 , Chuan Liu 1 , Fanghui Wang 1 , Hong Zhu 1
ACS Applied Energy Materials ( IF 5.4 ) Pub Date : 2024-07-16 , DOI: 10.1021/acsaem.4c01209 Shujing Tuo 1 , Yajie Dai 1 , Lin Tian 1 , Chuan Liu 1 , Fanghui Wang 1 , Hong Zhu 1
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Many properties of anion exchange membranes (AEMs) exhibit trade-off effects, among which the balance between high ion conductivity and excessive swelling rate is a typical trade off problem that needs to be balanced. A hydrophobic covalent cross-linking strategy has been proposed to balance the trade-off problem. Developing a high-performance and long-term stable PTAP–PTBINP-Qx (x = 5, 10, 15, 20) AEM with a controllable cross-linking degree is achieved by combining the advantages of poly(p-terphenylpyridine) (PTAP) and poly(p-terphenyl isatin piperidium) (PTBINP-Qx) through covalent cross-linking. The dimensional stability of AEMs is improved while maintaining high ion conductivity. The PTAP–PTBINP-Q5 have good tensile strength (43.15 MPa), high hydroxide conductivity (130.38 mS/cm at 80 °C), low swelling (16.73% at 80 °C), and good alkali stability (the conductivity was retained at 83.27% in 2 M NaOH at 80 °C for 1800 h). A H2/O2 fuel cell based on the PTAP–PTBINP-Q5 AEM exhibited a maximum power density of 256 mW/cm2 at 565 mA/cm2. Covalent cross-linking is an effective method to enhance the size stability of membranes, which can enhance their mechanical properties and suppress swelling, while maintaining high ion conductivity.
中文翻译：
用于阴离子交换膜的新型疏水共价交联聚（三联苯靛红哌啶）与聚（三苯基吡啶）
阴离子交换膜（AEM）的许多性能表现出权衡效应，其中高离子电导率和过度溶胀率之间的平衡是一个典型的需要平衡的权衡问题。已经提出了疏水共价交联策略来平衡权衡问题。结合聚对三苯基吡啶（PTAP）的优点，开发出交联度可控的高性能、长期稳定的PTAP–PTBINP-Q x (x = 5, 10, 15, 20) AEM ）和聚（对三联苯靛哌啶）（PTBINP-Q x ）通过共价交联。 AEM 的尺寸稳定性得到改善，同时保持高离子电导率。 PTAP–PTBINP-Q 5具有良好的拉伸强度（43.15 MPa）、高氢氧化物电导率（80 °C 时为 130.38 mS/cm）、低膨胀（80 °C 时为 16.73%）和良好的碱稳定性（电导率保持不变） 83.27%，在 2 M NaOH 中，80 °C，1800 小时）。基于PTAP–PTBINP-Q 5 AEM的AH 2 /O 2燃料电池在565 mA/cm 2下表现出256 mW/cm 2的最大功率密度。共价交联是增强膜尺寸稳定性的有效方法，可以增强膜的机械性能并抑制溶胀，同时保持高离子电导率。
更新日期：2024-07-16
中文翻译：
用于阴离子交换膜的新型疏水共价交联聚（三联苯靛红哌啶）与聚（三苯基吡啶）
阴离子交换膜（AEM）的许多性能表现出权衡效应，其中高离子电导率和过度溶胀率之间的平衡是一个典型的需要平衡的权衡问题。已经提出了疏水共价交联策略来平衡权衡问题。结合聚对三苯基吡啶（PTAP）的优点，开发出交联度可控的高性能、长期稳定的PTAP–PTBINP-Q x (x = 5, 10, 15, 20) AEM ）和聚（对三联苯靛哌啶）（PTBINP-Q x ）通过共价交联。 AEM 的尺寸稳定性得到改善，同时保持高离子电导率。 PTAP–PTBINP-Q 5具有良好的拉伸强度（43.15 MPa）、高氢氧化物电导率（80 °C 时为 130.38 mS/cm）、低膨胀（80 °C 时为 16.73%）和良好的碱稳定性（电导率保持不变） 83.27%，在 2 M NaOH 中，80 °C，1800 小时）。基于PTAP–PTBINP-Q 5 AEM的AH 2 /O 2燃料电池在565 mA/cm 2下表现出256 mW/cm 2的最大功率密度。共价交联是增强膜尺寸稳定性的有效方法，可以增强膜的机械性能并抑制溶胀，同时保持高离子电导率。
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