Engineering Robust Triazine Crosslinked and Pyridine Capped Anion Exchange Membrane for Advanced Water Electrolysis

电解 三嗪 电导率 吡啶 材料科学 离子交换 化学工程 催化作用 电流密度 制氢 无机化学 化学 离子 冶金 高分子化学 电极 有机化学 物理化学 生物化学 工程类 电解质 物理 量子力学
作者
Guoxiong Deng,Yiwen Liao,Yakai Lin,Li Ding,Haihui Wang
出处
期刊:Angewandte Chemie [Wiley]
标识
DOI:10.1002/anie.202412632
摘要

Exploring high‐performance anion exchange membranes (AEM) for water electrolyzers (AEMWEs) is significant for green hydrogen production. However, the current AEMWEs are restricted by the poor mechanical strength and low OH‐ conductivity of AEMs, leading to the low working stability and low current density. Here, we develop a robust AEM with polybiphenylpiperidium network by combining the crosslinking with triazine and the capping with pyridine for advanced AEMWEs. The AEM exhibits an excellent mechanical strength (79.4 MPa), low swelling ratio (19.2 %), persistent alkali stability (» 5,000 hours) and high OH‐ conductivity (247.2 mS cm‐1) which achieves the state‐of‐the‐art AEMs. Importantly, when applied in AEMWEs, the corresponding electrolyzer equipped with commercial nickel iron and nickel molybdenum catalysts obtained a current density of up to 3.0 A cm‐2 at 2 V and could be stably operated ~430 h at a high current density of 1.6 A cm‐2, which exceeds the most of AEMWEs. Our results suggest that triazine crosslinking and pyridine capping can effectively improve the overall performance of the AEMWEs.
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