聚(三联苯-二苯基甲烷哌啶鎓)阴离子交换膜与非贵金属电极结合使用，可实现高性能的水电解

阳离子交换膜水电解制氢技术具有材料成本低、系统效率高和动态响应快等优势，但其核心组件如AEMs和非贵金属催化剂仍面临碱稳定性挑战。本研究通过调控聚(terphenyl diphenylmethane piperidinium)（QPDPMTP）膜的DPM链比例，优化了微相分离结构和自由体积占比，使QPDPMTP-10膜在80℃时实现152 mS cm?1的超高OH?电导率，经6 M NaOH浸泡1032小时后仍保持90.7%的导电率。该膜组装成非贵金属催化剂（NiFeCo LDH/NiS/NF）的电解槽后，在2 V、1 M KOH（80℃）下达到3.11 A cm?2的高电流密度，并在梯度KOH浓度下稳定运行1800小时。

　　

摘要

阴离子交换膜水电解（AEMWE）在材料成本、系统效率和动态响应方面具有独特的竞争优势。然而，AEMWE的核心组件，如阴离子交换膜（AEMs）和非贵金属催化剂，在碱性稳定性方面仍面临重大挑战。在本报告中，制备了一系列不同比例的聚（三苯基二苯甲烷哌啶鎓）（QPDPMTP）膜。二苯甲烷（DPM）的烷基链有助于形成更明显的微相分离结构，并增加AEMs中的自由体积比例，从而显著提高AEMs的OH^?导电性。QPDPMTP-10 AEM在80°C时的OH^?导电性为152 mS cm^?1，并且在80°C下浸泡于6 M NaOH中1032小时后，其导电性保持率仍高达90.7%。将QPDPMTP-10组装到AEMWE电池中，并使用非贵金属阳极催化剂（NiFeCo LDH/NiS/NF），在1 M KOH（80°C）条件下实现了3.11 A cm^?2的优异电流密度，并在80°C、1 A cm^?2的KOH梯度浓度下长期稳定运行1800小时。因此，本研究为AEMs的制备提供了参考。