Microporous and low swelling branched poly(aryl piperidinium) anion exchange membranes for high-performed water electrolyzers

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作者
Shuai Zhang,Xiaofeng Li,Yanqin Yang,Jingde Li,Jifu Zheng,Suobo Zhang
出处
期刊:Journal of Membrane Science [Elsevier BV]
卷期号:698: 122587-122587 被引量:97
标识
DOI:10.1016/j.memsci.2024.122587
摘要

The Development of high-efficiency anion exchange membrane water electrolyzers (AEMWEs) depends on a well-designed anion exchange membrane (AEM) that possesses good mechanical robustness, high alkaline stability, and enhanced ionic conductivity. Herein, we use tetraphenylmethane as a branched monomer to create AEMs with branched structure based upon poly(aryl piperidinium)s. When five molar percentage of tetraphenylmethane is incorporated, the quaternized poly(p-terphenyl-tetraphenylmethane-piperidinium) membrane (QPTTP-5%) exhibits low water swelling ratio (8.53% at 80 °C) and decent mechanical strength (31.95 MPa). Meanwhile, the high microporosity and obvious microphase separation behavior of the as-developed QPTTP-5% membrane engendered by the rigid and tetrahedral tetraphenylmethane branched structure improve hydroxide conductivity, reaching 164.70 mS cm−1 at 80 °C. Moreover, the current density of the AEMWE single cell comes up to 1500 mA cm−2 at 2.2 V and 80 °C with the implementation of QPTTP-5% membrane. This study reveals that the introduction of a rigid and three-dimensional branched structure is conducive to the preparation of high-performance AEMs with microporous structure and low swelling ratio.
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