亚甲基交联聚(联苯哌啶鎓)阴离子交换膜：提高碱性稳定性及在水电解应用中的性能

《ACS Applied Materials & Interfaces》：Methylene-Cross-Linked Poly(biphenyl piperidinium) Anion Exchange Membranes: Enhanced Alkaline Stability and Performance for Water Electrolysis Applications

本研究开发了一种基于甲烷交联策略的新型聚（联苯哌啶阴离子交换膜），解决了碱性水电解中成本高、耐久性差和性能不足的问题。实验表明，优化后的10%交联膜在80℃、2M KOH中运行3024小时后仅降解15.22%，离子电导率达132.9 mS/cm（100℃），电化学性能稳定，电流密度达1.743 A/cm2，电压衰减仅0.14 mV/h。

　　

本研究开发了一种通过亚甲基交联的聚(联苯哌啶)阴离子交换膜（AEM），旨在克服碱性水电解应用中存在的成本、耐用性和性能方面的关键限制。所采用的交联策略消除了对昂贵含β-质子交联剂的需求，同时显著提高了膜的尺寸稳定性和碱性稳定性。通过对交联密度的系统研究，发现经过优化的10%交联季铵化聚(联苯哌啶)（10XQPBP）膜在80°C、2 M KOH溶液中3024小时后仅降解15.22%，表现出优异的耐碱性，这比未交联的同类膜有了显著提升。该膜具有优异的离子传输性能，在100°C时的氢氧根离子电导率为132.9 mS/cm，是商用FAA-3–50膜的三倍。在零间隙水电解配置中的电化学性能验证表明，该膜在60°C、1 M KOH溶液中可达到1.743 A/cm2的最大电流密度，并且在500 mA/cm2的连续运行条件下，电压降解率仅为0.14 mV/h，显示出出色的操作稳定性。这种交联方法为高性能AEM提供了一种经济可行的制备途径，有助于克服碱性电解槽在可持续氢生产中商业化应用的关键障碍。