离子交换膜中的长侧链PEGMA结构有助于减少二氧化碳还原产物的交叉渗透

《ACS Sustainable Chemistry & Engineering》：Long Side Chain PEGMA in Ion Exchange Membranes toward Reducing CO2 Reduction Product Crossover

该研究通过引入聚乙二醇甲基丙烯酸酯（PEGMA）改性离子交换膜（IEM），优化了CO?还原过程中产物（甲酸盐、乙酸）的选择性传输，发现PEGMA能抑制羧酸盐的跨膜协同运输，为提升IEM在电化学CO?还原中的性能提供新策略。

　　

二氧化碳（CO₂）还原过程通常利用两个半电池，这两个半电池由离子交换膜（IEM）隔开，并在合适的阴极催化剂的帮助下进行。由于这是一个高度复杂的反应过程，因此会产生多种有价值的产物。这类设备的一个局限性是这些产物会从阴极穿过离子交换膜（IEM）转移到阳极。在这里，离子交换膜起着关键作用：它需要选择性地传输对反应至关重要的离子，同时阻止产物的转移。本研究探讨了侧链共聚物聚乙二醇甲基丙烯酸酯（PEGMA）在不同化学成分的离子交换膜中的作用，以减少特定二氧化碳还原产物的传输。实验中制备了PEGDA-AMPS（AMPS：2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸）膜，并对其在甲醇、乙醇、甲酸钠和乙酸钠传输过程中的物理化学性质及共传输行为进行了表征。共合成了三组不同配方的水解聚物、PEGMA含量和AMPS含量的膜。总体而言，PEGMA对纯水的体积分数或离子导电性影响较小；然而，与不含PEGMA的膜相比，它降低了膜对醇类物质共传输时羧酸盐的渗透性。利用这一特性，可以为改进电化学二氧化碳还原设备的离子交换膜提供一种潜在的设计策略。