【背景介绍】
全球共识认为，利用太阳能和风能等可再生能源电力驱动的水电解制氢是优化现有能源结构的关键。在各种水电解槽中，基于聚合物膜的水电解槽比传统的碱性水电解槽具有显著优势，因为它们对可再生能源的功率波动特性响应更快，这归功于零间隙设计。阴离子交换膜水电解槽（AEMWEs）在碱性条件下工作，因此它们相对于质子交换膜水电解槽（PEMWEs）具有相对较低的氧化电位。这导致了氧进化反应（OER）的高动力学活性，从而允许使用成本效益高的非铂族金属催化剂。阴离子交换膜（AEMs）是AEMWEs的核心组件，它们不仅传输在阴极产生的OH−离子到阳极，还防止产生的氢气和氧气渗透和交叉。AEMs的关键要求包括高离子导电性、优越的碱性稳定性和合格的机械强度。然而，在开发适用于AEMWEs的理想AEMs时，面临两个主要挑战，包括碱性稳定性和离子导电性与机械强度之间的权衡。为了解决第一个挑战，需要合理设计阳离子基团和聚合物主链。研究表明，聚（芳基哌啶）（PAPs）具有优越的耐久性。例如，基于PAPs的典型AEM，聚（对特苯基二甲基哌啶），在90℃的2 M NaOH中超过15天几乎没有结构降解。PAPs基AEMs的高稳定性源于其精心设计的结构，结合了无芳基醚的多芳香族主链和耐用的N,N-二甲基哌啶（DMP）。特别是，在碱性条件下，DMP的耐久性约为基准阳离子苄基三甲基铵的69倍。提高的碱性稳定性源于其特殊的环应变和构象限制，显著提高了消除降解和亲核取代反应的过渡态能量。
【成果简介】
开发高效的阴离子交换膜水电解槽（AEMWEs）依赖于设计良好的阴离子交换膜（AEM），该膜需具备良好的机械强度、高碱性稳定性和增强的离子导电性。此研究使用四面体苯为支链单体，基于聚（芳基哌啶）创建具有支链结构的AEM。当引入五摩尔百分比的四面体苯时，季铵化的聚（对特苯基-四面体苯-哌啶）膜（QPTTP-5%）展现出低水膨胀比（80℃时为8.53%）和不错的机械强度（31.95 MPa）。同时，由于刚性四面体苯支链结构，所开发的QPTTP-5%膜具有高微孔性和明显的微观相分离行为，这提高了氢氧根离子导电性，达到80℃时的164.70 mS cm−1。此外，采用QPTTP-5%膜的AEMWE单电池电流密度在2.2 V和80℃下达到1500 mA cm−2。此研究表明，引入刚性三维支链结构有利于制备具有微孔结构和低膨胀比的高性能AEM。
【图文导读】
实验部分
方案1、QPTTP-x共聚物的合成。
如方案1所示，PTTP-x是通过超强酸催化聚合反应制备的。以PTTP-2.5%的合成为例，在三口烧瓶中，加入TP（1.80 g，7.8 mmol），TPM（64.49 mg，0.2 mmol）和N-甲基-4-哌啶酮（1.00 g，8.8 mmol）到DCM（15 mL）中。在0℃下搅拌溶液30分钟。然后，慢慢滴加TFA（0.65 mL，8.8 mmol）和TFSA（7.10 mL，80.4 mmol）到反应混合物中。在反应过程中，溶液的颜色从橙红变为瓶绿。在0℃下反应6小时后，溶液变得粘稠。将得到的粘稠溶液放入过量甲醇中沉淀出白色聚合物。通过过滤收集，并用1 M K2CO3中和，然后用去离子水（DI）水洗涤三次，并在80℃下干燥24小时（产率，96%）。
QPTTP-2.5%的合成如方案1所示。在烧瓶中，PTTP-2.5%（2.00 g，6.4 mmol）溶解在60 mL DMSO溶剂中，加入0.67 mL（9 mmol）TFA（注：此处TFA的作用是质子化哌啶环上的N，以便于形成均匀溶液）。然后，在80℃下加入1.68 g（12.2 mmol）的K2CO3并部分溶解在溶液中（注：此处K2CO3的作用是中和PTTP-2.5%聚合物上质子化的N）。随后，加入CH3I（2 mL，32 mmol），反应混合物在25℃下连续搅拌48小时在黑暗中。得到的粘稠溶液在乙酸乙酯（200 mL）中沉淀为白色粉末。白色沉淀物通过过滤和DI水洗涤，然后在80℃下干燥24小时得到白色QPTTP-2.5%粉末（产率97%）。QPTTP-5%按照上述程序制备，产率为95%。同时，合成了离子omer（QPTBP-5%），通过将TP替换为联苯（产率：97%）。此外，作为对照样品，TP和N-甲基-4-哌啶酮共聚以合成线性季铵化聚（对特苯基哌啶）（在本研究中命名为QPTP），未添加TPM（产率：98%）。
将QPTTP-x（0.42 g）溶解在12 mL DMSO中，得到3.5%（w/v）的铸造溶液。接下来，通过0.45 μm的聚四氟乙烯过滤器过滤溶液，并在烘箱中预热30分钟。随后，将铸造溶液倒在玻璃板上，并在50℃下加热24小时。进一步在80℃下干燥24小时以完全去除剩余的溶剂。将I−形式的膜从玻璃板上剥离，浸泡在1 M KOH溶液中80℃下24小时，直到I−离子完全与OH−离子交换。OH−形式的膜用DI水洗涤三次，并在氮气氛围下储存以避免CO2污染。
合成和结构表征
图1所示。（a）PTP、PTTP-5%、PTTP-5%的氢核磁共振谱和（b）0℃下QPTP、QPTTP-5%、QPTTP-5%CO2的吸附等温线。
支链聚（对特苯基-四面体苯-哌啶）聚合物（PTTP-x，其中“x”是以百分比形式表示的四面体苯（TPM）与芳基单体的摩尔比）的合成路线在图1中概述。PTTP-x是通过三氟甲磺酸（TFSA）催化的聚缩合反应合成的，反应物为对特苯基（TP）、TPM和N-甲基-4-哌啶酮。由于TPM具有四个反应位点，可以通过调整TPM的摩尔百分比来制备不同支链度的聚合物。尽管TPM的摩尔百分比可以在无限范围内变化，但在本研究中，制备并评估了两个代表性聚合物，即PTTP-2.5%和PTTP-5%。季铵化聚（对特苯基-四面体苯-哌啶）聚合物（QPTTP-x）是通过PTTP-x和碘甲烷（CH3I）通过Menshutkin反应制备的。此外，还合成了线性聚合物PTP，其中仅TP和N-甲基-4-哌啶酮参与反应。然后，它被过量的CH3I季铵化以获得QPTP聚合物。
通过1H NMR光谱学确认了PTTP-x和PTP的化学结构。使用含有少量TFA的DMSO-d6作为溶剂。TFA不仅可以提高PTP和PTTP-x聚合物的溶解性，还可以帮助移动水峰以避免重叠。如图1a所示，当用TFA质子化时，质子化哌啶鎓基团（Hg）的N-H在PTP、PTTP-2.5%和PTTP-5%聚合物中出现在9.84 ppm。所有聚合物都具有7.33-8.25 ppm的特征峰，归属于TP的H信号（Ha、Hb和Hc），证明了线性PTP或支链PTTP-x主链结构的成功合成。然而，PTTP-2.5%和PTTP-5%显示出一组新的信号（Hh和Hi）在7.12-7.33 ppm，可以归因于TPM单元的H信号，表明TPM单元的支链结构成功地结合到PTTP-x的主链中。预期的是，当聚合物中TPM的百分比从2.5%增加到5%时，这两个峰的信号在7.12-7.33 ppm范围内逐渐增加。季铵化后，PTP和PTTP-x聚合物中9.84 ppm的质子化质子消失，意味着哌啶基团完全转化为哌啶鎓基团（见图S1）。值得注意的是，芳香质子h和i的化学位移在季铵化前后是不同的。这种现象的可能原因是季铵化后聚合物的对称性增强了。此外，根据图S2中的1H NMR所示，通过联苯、TPM和N-甲基-4-哌啶酮共聚合成的离子omer QPTBP-5%也成功制备。
而且，QPTP、QPTTP-2.5%和QPTTP-5%在DMSO中的固有粘度在30℃下进行了测试，分别为3.53、4.28和5.37 dL g−1（表1），QPTBP-5%离子omer的固有粘度为4.25 dL g−1。这些间接表明QPTTP-x和离子omer具有高分子量，这对于膜材料是必需的。聚合物的分子量和分布也可以通过GPC表征，如表S1所列。QPTP、QPTTP-2.5%和QPTTP-5%具有高分子量（28.44-51.24 kDa）。特征粘度的规律性与GPC测试结果一致。然而，随着支链单元摩尔比的增加，聚合物的溶解性逐渐降低，这是由于支链和凝胶的形成。这种现象与文献中报告的支链膜的交联一致。如表S2所示，溶解度测量显示QPTP和QPTTP-x聚合物不能溶解在一些有机溶剂中，包括DMF、DMAC和氯仿，但可以溶解在DMSO和NMP中。通过在0℃下进行CO2吸附测试来研究TPM结构对支链聚合物微孔性质的影响。如图1b所示，QPTTP-x的CO2吸附量远高于QPTP。此外，随着PTTP-x中TPM单元含量的增加，CO2吸附量增加。特别是，QPTTP-5%在这些聚合物中具有最大的CO2吸附量，表明QPTTP-5%中存在最多的互联微孔。如图S3所示，孔径分布也证实了这三种聚合物表现出显著的微孔性，微孔数量随着支链度的增加而增加。为了进一步分析所开发聚合物的微孔性质，计算了它们的Brunauer-Emmett-Teller（BET）表面积，并在表1中列出。BET表面积与TPM的结合量成比例，表明随着TPM单元（或支链度）含量的增加，膜的自由体积得到改善。这些结果表明，将TPM纳入QPTTP-x聚合物无疑有利于微孔的形成。这可以归因于其刚性的四面体几何结构，有效地消除了“死空间”，从而提供了更多的可访问微孔。值得注意的是，QPTTP-x，特别是QPTTP-5%中的互联微孔，预计将促进快速选择性离子传输。
膜的形貌
图2所示。(a) QPTP, (b) QPTTP-2.5%和(c) QPTTP-5%的TEM相图，以及(d) QPTP, (e) QPTTP-2.5%和(f) QPTTP-5%的AFM相图。
图3所示。QPTP和QPTP -x的萨克斯谱。
作者通过溶液浇铸法制备了QPTP和QPTTP-x膜，所有得到的膜都是淡黄色且透明的。图S4a显示了代表性膜QPTTP-5%的光学图像。同时，通过SEM评估的QPTTP-5%膜的表面和横截面形貌也表明，QPTTP-5%膜具有密集、均匀、无缺陷的结构，并且可以固定在约30 μm的厚度。众所周知，AEM中的离子传输能力与由亲水区域自聚集产生的传导通道有关。因此，亲水和疏水微相分离是AEM离子传输性能的主要决定因素。作者使用三种不同的表征方法（AFM、TEM和SAXS）来研究QPTP和QPTTP-x膜的微相分离行为。对于图2中显示的TEM和AFM图像，亮域属于由聚合物骨架形成的疏水区域，而暗区属于由阳离子和水分子自聚集产生的亲水区域。如图2a-c所示，随着支链度的增加，具有更高支链结构含量的支链膜中出现了更多和更大的离子簇，如QPTTP-5%膜。这证明了支链结构有利于阳离子基团的聚集。同时，通过AFM探索了AEMs的微相结构。如图2d-f所示，支链QPTTP-x AEMs比线性QPTP具有更清晰的亲水/疏水相分离形貌。可以清楚地观察到，在QPTTP-5%膜的AFM相图中出现了长距离和连续的离子传输通道。作者认为，支链结构的存在可以促进离子基团的相互聚集，从而构建更大的离子簇和更明显的相分离微观结构。
SAXS用于探索支链度对AEMs相分离结构的影响。如图3所示，QPTP和QPTTP-x显示出特征离子omer峰，表明膜中存在微相分离结构。随着TPM含量的增加，d间距从3.76 nm增加到4.11 nm（根据公式d = 2π/q计算）。此外，离子omer峰的相对强度随着支链度的增加而显著增长。这些结果表明，TPM的支链设计可以有效地改善AEMs的微相分离形貌，并促进大离子簇和连续离子传导路径的生成。因此，这与从TEM和AFM获得的结果一致。。
离子交换容量、吸水率和膨胀比
图4所示。 不同温度下QPTP和QPTTP-x的(a)吸水率和(b)溶胀率。
离子交换容量是AEMs中决定性参数之一，因为它是决定水吸收和离子导电性的一个主要因素。如表1所列，通过反滴定法获得的数据（IECexp）略低于理论值（IECw）和NMR值（IECN）。然而，IECexp随着聚合物中支链度的增加而增加，与IECw和IECN的结果变化趋势相同。高IEC通常会导致过多的水吸收（WU），这将破坏AEMs的尺寸稳定性。
通常，IEC值超过2.0 mmol g−1的AEMs具有高WU，但本研究中开发的QPTTP-x膜在高IEC水平下显示出低WU。如图4a所示，QPTTP-5%膜（IECexp = 2.84 mmol g−1）在30℃和80℃时的WU分别为20.09%和30.39%。我们注意到，与QPTP相比，QPTTP-x表现出相对较高的IEC和自由体积，但WU的结果却相反。这可能有三个原因：首先，三种聚合物之间的IEC差异不明显；其次，随着支链度的增加，膜内有更多的TPM支链结构具有高刚性和疏水性，膜也略有交联，这抑制了膜的水吸收；第三，与QPTP相比，QPTTP-x的高自由体积主要来自小于0.4 nm的超微孔（见图S3），而水分子的直径约为0.4 nm。因此，QPTTP-x的高自由体积不能显著增强膜的WU。
同时，图4b展示了所开发AEMs从30到80℃的膨胀比（SR）。相比之下，QPTP的SR显示出更明显的温度依赖性，在80℃时具有最高的SR（25.91%）。随着温度从30℃升高到80℃，QPTTP-2.5%（从7.24%到9.67%）和QPTTP-5%（从6.36%到8.53%）显示出优异的尺寸稳定性。总之，引入支链和疏水TPM结构是限制高IEC AEMs过度水吸收和尺寸变化的有效策略，特别是在高温下，这有利于所开发AEMs在电解槽中的应用。
此外，还研究了离子omer QPTBP-5%的WU和SR。如表S3所示，QPTBP-5%显示出高WU（80℃时，198.35%），是QPTTP-5%膜（80℃时，30.39%）的6.5倍。这是由于其高IEC（3.59 mmol g−1）。然而，QPTBP-5%并没有表现出特别高的膨胀（80℃时，37.67%）。这种现象表明，QPTBP-5%可以在更高的水吸收下协助OH−和H2O传输到AEM，而不会因为低尺寸变化而产生催化剂脱落。
氢氧根导电性
图5所示。QPTTP-x与其他已报道的膜[5,12,16 - 18,20,37 - 48]在80◦C一定溶胀比范围内的电导率比较。
氢氧根导电性是AEMs的核心指标，直接影响AEMWE的性能。通常，微相分离形貌、IEC和λ被认为是影响AEMs OH−导电性的的重要因素。如表1所示，AEMs的导电性随着IEC值的增加而提高。QPTTP-5%膜（IEC = 2.84 mmol g−1）在30℃时具有97.75 mS cm−1的OH−导电性，高于QPTP膜（47.15 mS cm−1，IEC = 2.68 mmol g−1）。通常，较大的λ值表示膜的OH−导电性更高。然而，λ和导电性之间存在负相关性，这归因于AEMs的微孔和微相分离结构。图4c展示了QPTTP-x和QPTP膜的OH−导电性。值得注意的是，QPTTP-5%膜的导电性从30℃的97.75 mS cm−1提高到80℃的164.70 mS cm−1，而QPTP膜在同一温度下的导电性从47.15 mS cm−1提高到93.57 mS cm−1。有趣的是，QPTTP-5%膜在30℃（97.75 mS cm−1）的导电性高于QPTP膜在80℃（93.57 mS cm−1）的导电性。因此，支链QPTTP-5%膜在离子传导性能方面优于线性QPTP膜，这可以归因于微相分离效应和微孔性质。这与从TEM、AFM、SAXS和CO2吸附获得的结果一致。然而，具有更高IEC的QPTBP-5%在80℃时的导电性（133.34 mS cm−1）低于QPTTP-5%，这是由于其过度的水吸收稀释了膜中OH−的浓度，导致减少。此外，QPTBP-5%的链长相对较短（与QPTTP-5%相比），这不利于离子基团的聚集。QPTTP-5%膜在80℃时实现了164.70 mS cm−1的OH−导电性，且膨胀比低，与其它报道的AEMs相比显示出高水平，如图5所示。通过阿伦尼乌斯方程（Ea = − b × R）获得有效的活化能（Ea），其中b是ln（σ）与1000/T的斜率。计算出的QPTTP-5%、QPTTP-2.5%和QPTP膜的Ea值分别为9.39、11.54和12.05 kJ mol−1，如图4d所示。QPTTP-5%的最低Ea意味着该膜具有最低的离子传导能量障碍。这证实了在AEMs中引入TPM支链结构可以有效地提高离子导电性。
机械性能和热稳定性
图6所示。(a) QPTP和QPTP -x基AEMs的力学性能和(b) TGA曲线。
作为AEMWEs的关键组件，AEMs的机械性能对于电解槽的长期运行至关重要。测试了QPTP和QPTTP-x的拉伸强度（TS）、断裂伸长率（EB）和杨氏模量（YM），如图6a和表2所示。与QPTP膜相比，QPTTP-x膜的TS、EB和YM随着支链度的提高而降低。QPTTP-5%膜在所有样品中显示出最低的TS（31.95 MPa）、EB（21.92%）和YM（922.72 MPa）。一方面，引入支链结构限制了链缠结，导致膜的拉伸强度降低。另一方面，TPM结构单元具有高度刚性，因此随着支链度的增加，膜的断裂伸长率会降低。尽管这种机械性能与文献中报告的一些非常坚固的AEMs相比并不显著，但它仍然可以满足不同的材料表征要求，包括水电解槽测试。通过热重分析（TGA）探索了所得AEMs在I−形式下的热稳定性。如图6b所示，QPTP、QPTTP-2.5%和QPTTP-5%膜的热稳定性测试显示出几乎相同的热降解模式。这些膜从50℃到800℃的热重损失可以分为三个阶段。第一个重量损失阶段出现在大约180℃之前，主要是由于膜内残留水分的损失。然后，第二个重量损失阶段出现在180℃–460℃，这被归因于哌啶鎓基团的分解。最后，最后的重量损失阶段发生在460℃以上，这与聚合物主链的热降解有关。它表明QPTTP-x膜具有良好的热稳定性，并且可以在AEMWEs中长期工作。
碱性稳定性
图7所示。(a) QPTTP-5% AEM在1 M和3 M KOH溶液中80℃的碱性稳定性测试;(b) 在1 M和3 M KOH溶液中80℃下碱性稳定性测试1920 h，QPTTP-5%膜碱性前后的H NMR谱；(c) QPTTP-x AEMs可能的降解途径。
碱性稳定性对于AEMs来说很重要，这是影响AEMWEs寿命的主要因素。我们通过监测OH−导电性的变化来研究QPTTP-5% AEM的外位碱性稳定性。如图7a和图S5所示，导电性和IEC保留在80℃下在1 M KOH中浸泡1920小时后分别为98.6%和98.9%。同时，随着碱性浓度的增加，最终导电性和IEC保留在3 M KOH中分别为72.7%和75.7%。导电性和IEC具有相同的降低趋势，表明离子导电性的损失主要是由于QA阳离子的降解。与文献中报告的AEMs（表S4）相比，QPTTP-5%膜具有更优异的碱性稳定性。OH−的强亲核性会促进AEMs中阳离子基团的降解。例如，季铵胺基团将经历包括Hofmann消除、碳亲核取代和氮叶立德形成在内的降解反应，从而失去传输OH−的能力。为了进一步研究QPTTP-5% AEM的降解机制，将老化的AEM溶解在含有50 μL TFA的DMSO-d6中进行NMR表征。如图7b所示，与QPTTP-5%膜在碱性稳定性测量前的1H NMR谱相比，在1 M KOH中80℃下1920小时后老化的QPTTP-5%膜几乎没有变化。当在3 M KOH中处理时，在老化的QPTTP-5%膜的1H NMR谱中出现了新的峰值，位于4.97、5.35和6.52 ppm，表明哌啶鎓基团的β-H的Hofmann消除反应。还观察到9.79 ppm处的质子峰，这被归属于质子化的叔胺。图7c给出了基于NMR分析的QPTTP-x AEM在碱性条件下可能的降解途径，包括Hofmann消除和亲核取代。QPTTP-5%的卓越碱性稳定性主要归因于无芳基醚PAP主链的良好碱性抗性。此外，随着支链度的提高，来自TPM的疏水结构位点减少了膜的水吸收，并减弱了季铵胺基团周围的OH−浓度。因此，QPTTP-5% AEM满足了AEMWEs进一步操作的良好碱性稳定性。
碱性电解槽性能
图8所示。(a) QPTP和QPTP -x AEMs碱水电解槽在80℃时的极化曲线；(b)QPTP的碱性水电性QPTTP-5%膜在60℃和电流密度为500mA cm-2的耐久性。
研究并比较了QPTTP-x和QPTP膜的碱性水电解槽性能。使用Pt/C、IrO2和QPTBP-5%作为阴极催化剂、阳极催化剂和阴离子交换离子omer（AEI），制备了膜电极组装（MEAs）。在80℃下，使用1 M KOH水溶液的电解槽中，采用QPTP、QPTTP-2.5%和QPTTP-5%膜的MEAs的极化曲线如图8a所示。采用QPTTP-5%膜的MEA实现了2.2 V下1500 mA cm−2的高电流密度，远高于QPTP（1080 mA cm−2）和QPTTP-2.5%膜（1230 mA cm−2）。换句话说，在相同的测试条件下，基于QPTTP-5%的电解槽的电流密度是QPTP和QPTTP-2.5%的1.4倍和1.2倍，分别。采用QPTTP-5%膜的水电解槽的更好性能源于其高离子导电性，从而在极化过程中导致低欧姆损耗。我们注意到，我们的膜的碱性水电解槽性能不如文献中的一些高性能AEMs。例如，Li等人最近准备了一个名为PTP的聚合物作为比较样品，通过直接聚合TP和N-甲基-4-哌啶酮[29]，其化学结构与我们准备的比较样品QPTP相同。PTP膜在80℃时显示出与我们的QPTP膜相似的OH−导电性。然而，PTP膜在80℃、2.1 V的电解槽中具有1750 mA cm−2的电流密度，远高于我们的QPTP膜。考虑到AEMWEs的性能受许多因素的影响，包括离子omer的类型、催化剂的类型和负载、流量和温度，很难对单个AEMs的性能进行绝对比较[60]。此外，我们估计了在60℃下，以500 mA cm−2的电流密度循环1 M KOH水溶液的QPTP和QPTTP-5%的碱性水电解槽的耐久性。图8b显示了随着时间变化的电池电压。经过500小时的测试，QPTTP-5%的电池电位从1.95 V增加到2.22 V，显示出0.54 mV h−1的性能衰减率。经过85小时的测试，QPTP的电池电位从2.05 V增加到2.34 V，显示出3.4 mV h−1的性能衰减率。QPTTP-5%的增强耐久性源于其良好的微观结构和引入聚合物主链的支链单元，提供了高碱性稳定性和良好的尺寸稳定性。如图S6所示，在500小时的整个操作时间内，经过耐久性测试的膜的图片显示它是完整的。与文献中报告的AEMWEs相比，QPTTP-5%膜具有更优异的原位稳定性。为了研究QPTTP-5%膜在耐久性测试后的微观结构变化，我们使用1H NMR光谱分析了使用过的膜的化学结构（图S7）。与新鲜膜相比，也观察到了新的峰值在4.97、5.36和6.56 ppm以及9.76 ppm。这表明老化AEM的降解机制与外位碱性稳定性测试一致。然而，这些信号较弱，表明膜的降解程度很小。这些结果揭示了QPTTP-5% AEM有潜力被应用于碱性水电解。。
【总结】
本文开发了两种具有无醚主链和不同支链度的AEMs（QPTTP-2.5%和QPTTP-5%）。TPM被纳入聚合物骨架作为支链结构。这种刚性的四面体支链结构在膜中提供了微孔结构，有利于减少离子传输的阻碍。此外，支链结构的存在促进了离子基团的相互聚集，构建了更大的离子簇和更明显的相分离微观结构。由于上述效应，支链QPTTP-x AEMs比非支链QPTP AEM具有更高的氢氧根导电性和尺寸稳定性。特别是，QPTTP-5%膜在80℃时显示出卓越的氢氧根导电性（164.70 mS cm−1）和低膨胀比（8.53%）。此外，由于无芳基醚骨架和特定的TPM支链结构，QPTTP-5%膜表现出优异的碱性稳定性（在3 M KOH中浸泡1920小时后导电性保留约72.7%）。其AEMWE在80℃的1 M KOH中实现了2.2 V下的1500 mA cm−2电流密度。当前工作为合理设计具有改善导电性和尺寸稳定性的支链AEMs提供了一种新策略，以应用于AEMWEs。
原文链接：https://doi.org/10.1016/j.memsci.2024.122587.
