Polybenzimidazole membrane crosslinked with quaternized polyaniline as high-temperature proton exchange membrane: Enhanced proton conductivity and stability

电导率 聚苯胺 化学 高分子化学 质子输运 材料科学 化学工程 有机化学 聚合 聚合物 物理化学 生物化学 工程类
作者
Yiming Xiao,Xiaoyu Shen,Ranxin Sun,Songbo Wang,Jun Xiang,Lei Zhang,Penggao Cheng,Xinjun Du,Zhen Yin,Na Tang
出处
期刊:Journal of Membrane Science [Elsevier]
卷期号:660: 120795-120795 被引量:43
标识
DOI:10.1016/j.memsci.2022.120795
摘要

Despite the phosphoric acid (PA) doped polybenzimidazole (PBI) membrane demonstrates excellent proton conductivity, the higher loss rate of PA and the lower mechanical strength at high PA doping level (ADL) will lead to a significant deterioration of its performance. The traditional cross-linking method can construct compact PBI molecular structure to enhance the mechanical properties, but it prevents the doping of PA in PBI membrane, thus reducing the ADL. Herein, we prepare cross-linked poly[2,2′-(p-oxydiphenylene)-5,5′-benzimidazole] (OPBI) membranes with polyaniline (PANI) cross-linker containing different quaternary ammonium (QA) group contents to balance the relationship between ADL and mechanical properties. Based on the aniline-diphosphate ion pair constructed by PANI and PA, more QA-diphosphate ion pairs are constructed through tuning the content of alkaline QA group in PANI to increase ADL and reduce the loss of PA. Quaternized PANI cross-linked OPBI membranes (QPANI-OPBI) exhibit superior mechanical properties, high ADL and proton conductivity. The cross-linked membrane containing QA group at a molar ratio of 0.30 to the OPBI repeating unit (0.30-QPANI-OPBI) exhibits the smallest PA loss rate of 15.2% after 120 h even at the highest ADL of 17.2. The 0.30-QPANI-OPBI membrane exhibits much better proton conductivity and peak power density than OPBI membrane at high temperature (160 °C), which are respectively 145.6 mS cm−1 and 459 mW cm−2. Our present work demonstrates that the quaternized PANI would be a promising cross-linker to prepare the PA-PBI membrane with excellent properties as High-temperature proton exchange membrane (HT-PEM).
最长约 10秒,即可获得该文献文件

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
刚刚
刚刚
刚刚
1秒前
1秒前
大晨完成签到,获得积分10
2秒前
科研通AI6.3应助篮球场16采纳,获得10
2秒前
2秒前
2秒前
renrunxue应助含蓄冰彤采纳,获得10
2秒前
科研通AI2S应助含蓄冰彤采纳,获得10
2秒前
黄启烽发布了新的文献求助10
3秒前
珠珠发布了新的文献求助10
4秒前
期待完成签到,获得积分10
4秒前
完美糖豆完成签到,获得积分10
4秒前
4秒前
byron发布了新的文献求助10
5秒前
5秒前
雷一二发布了新的文献求助10
6秒前
科目三应助zz采纳,获得10
6秒前
玫玫完成签到,获得积分10
6秒前
上官若男应助科研通管家采纳,获得10
7秒前
内向晓旋应助科研通管家采纳,获得10
7秒前
JamesPei应助科研通管家采纳,获得10
7秒前
今后应助科研通管家采纳,获得10
7秒前
丘比特应助科研通管家采纳,获得10
7秒前
研友_VZG7GZ应助科研通管家采纳,获得10
7秒前
等待鸽子发布了新的文献求助10
7秒前
852应助科研通管家采纳,获得10
7秒前
Jasper应助葛。采纳,获得10
7秒前
SciGPT应助科研通管家采纳,获得10
7秒前
8秒前
顾矜应助科研通管家采纳,获得10
8秒前
FashionBoy应助科研通管家采纳,获得10
8秒前
Orange应助科研通管家采纳,获得10
8秒前
乐乐应助科研通管家采纳,获得10
8秒前
8秒前
上官若男应助科研通管家采纳,获得10
8秒前
8秒前
8秒前
高分求助中
(应助此贴封号)【重要!!请各用户(尤其是新用户)详细阅读】【科研通的精品贴汇总】 10000
Modern Epidemiology, Fourth Edition 5000
Kinesiophobia : a new view of chronic pain behavior 5000
Molecular Biology of Cancer: Mechanisms, Targets, and Therapeutics 3000
Digital Twins of Advanced Materials Processing 2000
Propeller Design 2000
Weaponeering, Fourth Edition – Two Volume SET 2000
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 工程类 有机化学 纳米技术 化学工程 生物化学 物理 计算机科学 内科学 复合材料 催化作用 物理化学 光电子学 电极 冶金 细胞生物学 基因
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 6014859
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 7589806
关于积分的说明 16147421
捐赠科研通 5162448
什么是DOI,文献DOI怎么找? 2764120
邀请新用户注册赠送积分活动 1744495
关于科研通互助平台的介绍 1634602