A green method for the preparation of highly stable organic-inorganic hybrid anion-exchange membranes in aqueous media for electrochemical processes

化学 离子交换 电化学 水溶液 渗透汽化 乙烯醇 溶剂 乙醚 无机化学 化学工程 有机化学 离子 电极 聚合物 渗透 生物化学 物理化学 工程类
作者
Shalini Singh,Amaranadh Jasti,Mahendra Kumar,Vinod K. Shahi
出处
期刊:Polymer Chemistry [The Royal Society of Chemistry]
卷期号:1 (8): 1302-1302 被引量:80
标识
DOI:10.1039/c0py00084a
摘要

Alkaline membranes also termed as anion exchange membranes (AEMs) have recently become important materials for electrochemical technology, alkaline fuel cells, and electrolyzers. We report a simple synthesis procedure for an anion-exchange silica precursor (AESP) by epoxide ring opening reaction using 3-aminopropyltriethoxysilane (APTEOS) and glycidyltrimethylammonium chloride (GDTMAC). The AESP-poly(vinyl alcohol) (PVA) organic-inorganic hybrid AEM was prepared by the sol–gel method in acidic medium followed by chemical crosslinking of –OH groups via formal reaction. The reported method is a "green" alternative for the production of AEM without the use of any solvent residues or hazardous chemicals. This simplified procedure in aqueous media avoids the use of chloromethyl methyl ether (CME), a carcinogen and harmful to human health. These AEMs (especially AEM-70) were designed to possess all the required properties of a highly anion conductive membrane such as high water uptake (67.3%), ion-exchange capacity (1.36 mequiv g−1), and permselectivity (0.94), along with reasonable conductivity (7.61 mS cm−1) due to quaternary ammonium group functionality. Electroosmotic studies revealed quite low mass drag and equivalent pore radius (2.31–5.28 A°) of the membrane, which are also desirable properties of an efficient AEM. Electrodialytic performance of the AEM-70 membrane revealed its suitability for applications in electro-membrane processes.

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